友元函数的使用大全

概述

        我们知道，C++的类具有封装和信息隐藏的特性。一般情况下，我们会封装public的成员函数供用户调用，而将成员变量设置为private或protected。但在一些比较复杂的业务情况下，可能需要去访问对象中大量的private或protected成员变量。如果为这些private或protected成员变量都封装public成员函数，无疑是比较麻烦的，有时候还会影响程序的执行效率。此时，友元函数就派上了用场。

        这就好比我们的房间安装了一个指纹锁，陌生人是无法进入房间内部的。但我们的好朋友有时候需要去一下房间，此时，可以把好朋友的指纹也录入指纹锁里面。这样，好朋友就可以顺利进入房间了。

基本规则

        1、一个类的友元可以是函数（称为友元函数），也可以是另一个类（称为友元类）。

        2、要为一个类声明友元时，需要在类声明中友元函数或友元类的前面加上friend关键字。类中友元的位置没有关系，放在public、protected和private均可。

class CBase
{friend class CFriend;                    // 友元类friend void FriendFunc(CBase &base);     // 友元函数
public:CBase();private:void Show();protected:std::string m_strText;private:int m_nNumber;
};CBase::CBase() : m_strText("CSDN"), m_nNumber(66)
{NULL;
}void CBase::Show()
{printf("info is: %s, %d\n", m_strText.c_str(), m_nNumber);
}

        3、友元函数的原型虽然在类的声明中出现过，但友元函数不是类的成员函数，不能访问类对象的this指针。

CBase base;
base.FriendFunc(base);        // 友元函数不是类的成员函数，会发生编译错误

        4、友元函数或友元类的定义均在类的外部，但有权访问类的private和protected成员。

void FriendFunc(CBase &base)
{base.Show();                    // 访问私有成员函数base.m_strText = "Welcome";     // 访问受保护成员变量base.m_nNumber = 99;            // 访问私有成员变量
}

        5、基类的友元属性不能被派生类继承，就好比你有一个好朋友，但这个好朋友不一定是你儿子和孙子的好朋友。

        6、友元破坏了类的封装性和隐藏性，非必要的情况下，不建议使用，更不能滥用。

全局友元函数

        将全局函数作为类的友元函数，此时，该友元函数可以访问类对象的private或protected成员，也可以访问类的private或protected静态成员。可参看下面的示例代码。

class CBase
{friend void FriendFunc(CBase &base);
public:CBase();private:void Show();protected:std::string m_strText;private:int m_nNumber;static int m_sData;
};int CBase::m_sData = 88;CBase::CBase() : m_strText("CSDN"), m_nNumber(66)
{NULL;
}void CBase::Show()
{printf("info is: %s, %d\n", m_strText.c_str(), m_nNumber);
}void FriendFunc(CBase &base)
{base.Show();base.m_strText = "Welcome";base.m_nNumber = 99;base.Show();printf("data is: %d\n", CBase::m_sData);
}CBase base;
FriendFunc(base);

        上述示例代码的输出如下：

info is: CSDN, 66
info is: Welcome, 99
data is: 88

友元类

        将另一个类作为类的友元类，此时，该友元类可以访问类对象的private或protected成员，也可以访问类的private或protected静态成员。可参看下面的示例代码。

class CBase
{friend class CFriend;
public:CBase();private:void Show();protected:std::string m_strText;private:int m_nNumber;static int m_sData;
};int CBase::m_sData = 88;CBase::CBase() : m_strText("CSDN"), m_nNumber(66)
{NULL;
}void CBase::Show()
{printf("info is: %s, %d\n", m_strText.c_str(), m_nNumber);
}class CFriend
{
public:void ShowBase1(const CBase &base);void ShowBase2();
};void CFriend::ShowBase1(const CBase &base)
{printf("friend base1: %s, %d\n", base.m_strText.c_str(), base.m_nNumber);
}void CFriend::ShowBase2()
{printf("friend base2: %d\n", CBase::m_sData);
}CBase base;
CFriend fri;
fri.ShowBase1(base);
fri.ShowBase2();

        上述示例代码的输出如下：

friend base1: CSDN, 66
friend base2: 88

类的成员函数作为友元

        申明友元类时，友元类中的所有函数都可以访问类的private或protected成员。为了限制访问权限，可以只允许类的特定成员函数作为友元函数。可参看下面的示例代码。

class CBase;class CFriend
{
public:void ShowBase1(const CBase &base);void ShowBase2();
};class CBase
{friend void CFriend::ShowBase1(const CBase &base);
public:CBase();private:void Show();protected:std::string m_strText;private:int m_nNumber;static int m_sData;
};int CBase::m_sData = 88;CBase::CBase() : m_strText("CSDN"), m_nNumber(66)
{NULL;
}void CBase::Show()
{printf("info is: %s, %d\n", m_strText.c_str(), m_nNumber);
}void CFriend::ShowBase1(const CBase &base)
{printf("friend base1: %s, %d\n", base.m_strText.c_str(), base.m_nNumber);
}void CFriend::ShowBase2()
{// 编译出错，因为CFriend::ShowBase2不是CBase的友元，无法访问私有的静态变量printf("friend base2: %d\n", CBase::m_sData);
}CBase base;
CFriend fri;
fri.ShowBase1(base);
fri.ShowBase2();

运算符重载中使用友元

        友元的使用场景，一个是联系紧密、协调工作的类与函数、类与类之间，另一个就是运算符重载。可参看下面的示例代码。

class CBase
{friend std::ostream &operator<< (std::ostream &out, const CBase &base);
public:CBase();protected:std::string m_strText;private:int m_nNumber;
};CBase::CBase() : m_strText("CSDN"), m_nNumber(66)
{NULL;
}std::ostream &operator<< (std::ostream &out, const CBase &base)
{// 运算符重载函数作为CBase的友元函数，可访问CBase内的私有成员和受保护成员out << "base dump: " << base.m_strText.c_str() << "," << base.m_nNumber;return out;
}CBase base;
std::cout << base << std::endl;    // 输出为：base dump: CSDN,66