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友元

友元之普通函數形式

友元之成員函數形式

友元類

友元的特點

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友元

• 什么叫友元？

一般來說，類的私有成員只能在類的內部訪問，類之外是不能訪問它們的。但如果將其他類/函數設置為類的友元，那么友元類/函數就可以在前一個類的類定義之外訪問其私有成員了。用friend關鍵字聲明友元。

將類比作一個家庭，類的private 成員相當于家庭的秘密，一般的外人當然不允許探聽這些秘密的，只有 friend 才有資格探聽這些秘密。

友元的三種形式：普通函數、成員函數、友元類

友元之普通函數形式

示例：程序中有Point類，需要求取兩個點的距離。按照設想，我們定義一個普通函數distance，接收兩個Point對象作為參數，通過公式計算這兩個點之間的距離。但Point的_ix和 _iy是私有成員，在類外不能通過對象訪問，那么可以將distance函數聲明為Point類的友元函數，之后就可以在distance函數中訪問Point的私有成員了。

class Point{
public:Point(int x, int y): _ix(x), _iy(y){}
?friendfloat distance(const Point & lhs, const Point & rhs);
private:int _ix;int _iy;
};
?
float distance(const Point & lhs, const Point & rhs){return sqrt((lhs._ix - rhs._ix)*(lhs._ix - rhs._ix) +(lhs._iy - rhs._iy)*(lhs._iy - rhs._iy));
}

友元之成員函數形式

假設類A有一個成員函數，該成員函數想去訪問另一個類B類中的私有成員變量。這時候則可以在第二個類B中，聲明第一個類A的那個成員函數為類B的友元函數，這樣第一個類A的某個成員函數就可以訪問第二個類B的私有成員變量了。

我們試驗一下，以另一種方式實現上面的需求，如果distance函數不再是一個普通函數，而是Line類的一個成員函數，也就是說需要在一個類（Line）的成員函數中訪問另一個類（Point）的私有成員，那么又該如何實現呢？

• 如果將Point類定義在Line類之前，Line類的成員函數要訪問Point類的私有成員，需要在Point類中將Line的這個成員函數設為友元函數——此時編譯器并不認識Line類；

• 如果將Line類定義在Point類之前，那么distance函數需要接受兩個const Point &作為參數——此時編譯器不認識Point類；

解決方法：

——在Line前面做一個Point類的前向聲明；

——但如果將distance的函數體寫在Line類中，編譯器雖然知道了有一個Point類，但并不知道Point類具體有什么成員，所以此時在函數體中訪問_ix、 _iy都會報錯，編譯器并不認識它們；

思考一下，有什么辦法可以解決這個問題呢？

class Point;//前行聲明
//只有前向聲明，只知道有piont這個類，不知道point是怎么實現的，但不能訪問point的內容，那么我們在line類中
//只做函數的聲明，不做定義
class Line
{//需要前向聲明，使編譯器知道有piont這個類public:float destance(const Point &lhs,const Point &rhs);
};
class Point
{public:Point(int x,int y):_ix(x),_iy(y){}//friend friend float Line::destance(const Point &lhs,const Point &rhs);
?private:int _ix;int _iy;
};
?
//point 有什么東西編譯器已經知道，現在對destance做定義就可以了，在外面是普通函數，就上作用域
float Line::destance(const Point &lhs,const Point &rhs)
{return sqrt(pow(lhs._ix - rhs._ix ,2)+pow(lhs._iy - rhs._iy,2));
}

補充：

前向聲明的用處：進行了前向聲明的類，可以以引用或指針的形式作為函數的參數，只要不涉及到對該類對象具體成員的訪問，編譯器可以通過。

（讓編譯器認識這個類，但是注意如果只進行前向聲明，這個類的具體實現沒有的話，無法使用這個類的對象，無法創建）

注意：友元的聲明要注意和函數的形式完全對應上。

友元類

如上的例子，假設類 Line 中不止有一個 distance 成員函數，還有其他成員函數，它們都需要訪問Point 的私有成員，如果還像上面的方式一個一個設置友元，就比較繁瑣了，可以直接將 Line 類設置為 Point 的友元類，在工作中這也是更常見的方法。

class Point {//...friend class Line;//...
};

在Point類中聲明Line類是本類的友元類，那么Line類中的所有成員函數中都可以訪問Point類的私有成員。一次聲明，全部解決。

不可否認，友元將類的私有成員暴露出來，在一定程度上破壞了信息隱藏機制，似乎是種“副作用很大的藥”，但俗話說“良藥苦口”。好工具總是要付出點代價的，拿把鋒利的刀砍瓜切菜，總是要注意不要割到手指的。

友元的存在，使得類的接口擴展更為靈活，使用友元進行運算符重載從概念上也更容易理解一些，而且， C++ 規則已經極力地將友元的使用限制在了一定范圍內。

友元的特點

1. 友元不受類中訪問權限的限制——可訪問私有成員

2. 友元破壞了類的封裝性

3. 不能濫用友元 ，友元的使用受到限制

4. 友元是單向的——A類是B類的友元類，則A類成員函數中可以訪問B類私有成員；但并不代表B類是A類的友元類，如果A類中沒有聲明B類為友元類，此時B類的成員函數中并不能訪問A類私有成員

5. 友元不具備傳遞性——A是B的友元類，B是C的友元類，無法推斷出A是C的友元類

6. 友元不能被繼承——因為友元破壞了類的封裝性，為了降低影響，設計層面上友元不能被繼承