【C++入门】友元函数详解（定义、实现、优缺点）

1、友元函数/友元类定义

(1)在类中用friend关键字去声明函数/类，则这个函数/类就会变成友元函数/友元类；
(2)友元函数/友元类的声明位置没有要求，可以在private、protected、public权限区，效果都是一样的；
(3)友元函数/友元类是单向的，A在B类中被声明为友元函数/友元类，表示A是B的友元函数/友元类，但B不是A的友元类函数/友元类；
(4)友元函数/友元类具有和类成员一样的权限，可以访问protected和private权限的成员，但不是类的成员；
(5)友元函数在类中声明时用friend修饰，但是在定义时不需要用friend修饰；
(6)友元函数不能被继承：父类的友元函数，继承后并不会成为子类的友元函数；
(7)友元函数不具有传递性：A类和B类都是C类的友元类，但是A类和B类并不是友元类；

2、友元函数、类成员函数、非友元函数的区别

(1)友元函数和非友元函数都是类外函数，不是类的成员函数，所以函数内不能使用this指针来表示类的对象；
(2)友元函数相比于非友元函数，友元函数具有类成员函数一样的权限，可以访问类的protected和private权限下的成员，而非友元函数不可以；
(3)友元函数不是类的成员，所以不能用类的对象去访问友元函数；

3、友元函数的两种实现

3.1、友元函数是普通全局函数

#include <iostream>

using namespace std;


class Person
{
private:
	int age;

public:
	Person(){};
	Person(int x);

	//声明print是友元函数
	friend void print(Person &pn);
};

Person::Person(int x)
{
	this->age = x;
}


void print(Person &pn)
{
	//因为print是Person类的友元函数，所以在内部可以访问Person类的私有成员age
	cout << "age=" << pn.age << endl;
}

int main(void)
{
	Person p(22);
	
	print(p);

	return 0;
}

3.2、友元函数是其他类的成员函数

#include <iostream>

using namespace std;

class Person;

class Man
{
public:
	void print(Person &pn);

};

class Person
{
private:
	int age;

public:
	Person(){};
	Person(int x);

	//声明print是友元函数
	friend void Man::print(Person &pn);
};

Person::Person(int x)
{
	this->age = x;
}

void Man::print(Person &pn)
{
	//因为print是Person类的友元函数，所以在内部可以访问Person类的私有成员age
	cout << "Man::print" << endl;
	cout << "age=" << pn.age << endl;
}

int main(void)
{
	Person p(22);
	Man M;
	
	M.print(p);

	return 0;
}

4、友元类

4.1、示例代码

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Person;

class Man
{
private:
	string name;

public:
	Man(){};
	Man(string myname)
	{
		this->name = myname;
	}
	
	void print_Man(Person &pn);

	//声明Person类是友元类
	friend class Person;

};

class Person
{
private:
	int age;

public:
	Person(){};
	Person(int x)
	{
		this->age = x;
	}
	
	void print_Person(Man &pn);

	//声明Man类是友元类
	friend class Man;
};

void Man::print_Man(Person &pn)
{
	//因为Man类是Person类的友元函数，Man的成员函数也可以访问Person类的私有成员
	cout << "Man::print" << endl;
	cout << "age=" << pn.age << endl;
}

void Person::print_Person(Man &pn)
{
	//因为Person类是Man类的友元函数，Person的成员函数也可以访问Man类的私有成员
	cout << "Person::print" << endl;
	cout << "name=" << pn.name << endl;
}

int main(void)
{
	Person p(22);
	Man M("linux");

	//Person和Man互为友元类
	p.print_Person(M);
	M.print_Man(p);

	return 0;
}

4.2、友元函数和友元类的比较

(1)当A类被声明为B类的友元类时，则A类中的所有成员函数都可以访问B类private和protected权限成员；
(2)A类和B类可以都声明对方为友元类，则A类和B类互为友元类，都可以访问对方类受保护的成员；
(3)类中包含一个或者多个成员函数，将类声明为友元类，则相当于一次声明了多个友元函数；
总结：友元类可以批量的声明友元函数；

5、友元函数/友元类的优缺点

(1)缺点：友元函数不是类的成员但是却具有成员的权限，可以访问类中受保护的成员，这破坏了类的封装特性和权限管控；
(2)优点：可以实现类之间的数据共享；比如上面互为友元类，则可以互相访问对方受保护的成员；
总结：友元函数是一种破坏封装特性的机制，可以让程序员写代码更灵活，但是不能滥用；

6、不能用友元函数重载的运算符

参考博客：《【C++入门】不能重载为友元函数的4个运算符(=, -＞, [ ], ( ))》；

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