C++友元函数和友元类的使用

1.友元介绍

在C++中，友元（friend）是一种机制，允许某个类或函数访问其他类的私有成员。通过友元，可以授予其他类或函数对该类的私有成员的访问权限。友元关系在一些特定的情况下很有用，例如在类之间共享数据或实现特定的功能。

友元可以分为两种类型：类友元和函数友元。

2.类友元

类友元（Friend Class）：

• 可以将一个类声明为另一个类的友元。这样，在被声明为友元的类中，就可以直接访问另一个类的私有成员。
• 类友元关系在类之间共享数据或实现特定功能时很有用。
• 友元关系是单向的，不具有传递性。如果类A是类B的友元，类B不一定是类A的友元。
• 友元关系通常在类的声明部分使用 friend 关键字来声明。

2.1示例代码

class FriendClass {
private:
    int privateData;
public:
    FriendClass() : privateData(0) {}
    friend class OtherClass;  // 声明 OtherClass 是 FriendClass 的友元类
};
class OtherClass {
public:
    void accessPrivateData(FriendClass& obj) {
        obj.privateData = 42;  // 可以直接访问 FriendClass 的私有成员
    }
};

3.函数友元

函数友元（Friend Function）

可以将一个函数声明为一个类的友元函数。这样，在友元函数中可以直接访问该类的私有成员。
友元函数可以是非成员函数，也可以是其他类的成员函数。
友元函数通常在类的声明部分或声明外部使用 friend 关键字来声明。

3.1示例代码

class MyClass {
private:
    int privateData;
public:
    MyClass() : privateData(0) {}
    friend void friendFunction(MyClass& obj);  // 声明 friendFunction 是 MyClass 的友元函数
};
void friendFunction(MyClass& obj) {
    obj.privateData = 42;  // 可以直接访问 MyClass 的私有成员
}

4.总结

友元的使用场景包括但不限于以下情况：

• 当两个或多个类需要共享私有数据时，可以使用类友元来实现数据的直接访问，而无需通过公有接口。
• 当某个类需要提供特定函数或操作给其他类使用，但这些函数需要访问类的私有成员时，可以使用函数友元。
• 在重载运算符或实现某些特定功能时，友元可以提供对类私有成员的直接访问。
• 需要注意的是，友元机制破坏了封装性，因为其他类或函数可以直接访问被授予友元权限的类的私有成员。因此，应谨慎使用友元，只在必要的情况下使用，并且仅将其授予最少的访问权限。

在C++中，我们使用类对数据进行了隐藏和封装，类的数据成员一般都定义为私有成员，成员函数一般都定义为公有的，以此提供类与外界的通讯接口。但是，有时需要定义一些函数，这些函数不是类的一部分，但又需要频繁地访问类的数据成员，这时可以将这些函数定义为该函数的友元函数。除了友元函数外，还有友元类，两者统称为友元。友元的作用是提高了程序的运行效率（即减少了类型检查和安全性检查等都需要时间开销），但它破坏了类的封装性和隐藏性，使得非成员函数可以访问类的私有成员。

下面我们来看一段代码，看看我们是如何利用友元来访问类的一切成员的：
#include <iostream> 
using namespace std; 
class Internet 
{ 
public: 
Internet(char *name,char *address) // 改为：internet(const char *name , const char *address)
{ 
strcpy(Internet::name,name); 
strcpy(Internet::address,address); 
} 
friend void ShowN(Internet &obj);   //友元函数的声明 
public: 　　　　　　　　　　　　　// 改为：private
char name[20]; 
char address[20]; 
}; 
void ShowN(Internet &obj)        //类外普通函数定义，访问a对象的保护成员name,不能写成,void Internet::ShowN(Internet &obj) 
{ 
cout<<obj.name<<endl;          //可访问internet类中的成员
} 
void main() 
{ 
Internet a("谷歌","http://www.google.cn/";); 
ShowN(a); 
cin.get(); 
} 
      示例2：
      分别定义一个类A和类B ，各有一个私有整数成员变量通过构造函数初始化；类A有一个成员函数Show(B &b)用来打印A和B的私有成员变量，请分别通过友元函数和友元类来实现此功能。使用友元类 和 友元函数实现：
#include <iostream>
 
using namespace std;
class B;
class A;
void Show( A& , B& );
 
class B
{
private:
int tt;
friend class A;
friend void Show( A& , B& );
 
public:
B( int temp = 100):tt ( temp ){}
 
};
 
class A
{
private:
int value;
friend void Show( A& , B& );
 
public:
A(int temp = 200 ):value ( temp ){}
 
void Show( B &b )
{
  cout << value << endl;
  cout << b.tt << endl; 
}
};
 
void Show( A& a, B& b )
{
cout << a.value << endl;
cout << b .tt << endl;
}
 
int main()
{
A a;
B b;
a.Show( b );
Show( a, b );
      return 0;
}