【C++】C++中的友元函数和友元类

1.友元：

问题：无论使用何种继承，子类都是无法使用父类的私有成员

解决： C++提供了一种机制，A类的内部可以直接使用B类的私有成员(还是要用B类的对象调用私有成员) —》友元类
普通函数的内部可以直接使用某个类的私有成员 —》友元函数

2.友元的语法规则

2.1 友元函数

分为两种情况：

• 普通函数作为类的友元函数
• 成员函数作为类的友元函数(写法比较复杂)

friend 返回值 函数名(参数);

示例代码：普通函数作为类的友元函数

#include <iostream>
using namespace std;/*友元函数：分为两种第一种：普通函数作为类的友元函数
*/class Cat
{
public:Cat(string &name,int age) : m_name(name),m_age(age){cout<<"猫构造"<<endl;}~Cat(){cout<<"猫析构"<<endl;}friend void show(Cat *c);
private:string m_name;int m_age;
};void show(Cat *c)
{// 若不声明为友元函数时报错error: ‘std::string Cat::m_name’ is private within this contextcout<<"name="<<c->m_name<<endl;cout<<"age="<<c->m_age<<endl;
}int main()
{string name="Tom";Cat *c1=new Cat(name, 2);// 报错：error: cannot bind non-const lvalue reference of type ‘std::string&’Cat c2("Jerry", 3); show(c1);
}/*
执行结果： 猫构造name=Tomage=2
*/

示例代码：成员函数作为类的友元函数

#include <iostream>
using namespace std;/*友元函数：成员函数作为类的友元函数Dog有个成员函数，该成员函数想要访问/修改猫的私有成员变量
*///前向引用声明：告诉编译器有定义Cat这个类
//前向引用声明的缺陷：只能告知Cat类的存在，但是这个类具体有什么成员无法得知class Cat;class Dog
{
public:Dog(){cout<<"狗构造"<<endl;}~Dog(){cout<<"狗析构"<<endl;}void show(Cat &c);
};class Cat
{
public:Cat(string &name,int age){m_name=name;m_age=age;cout<<"猫构造"<<endl;}~Cat(){cout<<"猫析构"<<endl;}friend void Dog::show(Cat &c);  // 声明为友元函数private:string m_name;int m_age;
};void Dog::show(Cat &c)  // 定义为友元函数，可以访问Cat类的私有成员
{cout<<"name="<<c.m_name<<endl;cout<<"age="<<c.m_age<<endl;
}int main()
{string name = "小猫";Cat c(name,10);Dog d;d.show(c);
}/*
执行结果： 猫构造狗构造name=小猫age=10狗析构猫析构
*/

2.2 友元类

friend class 类名;

示例代码：友元类-某个类整体作为另外一个类的友元

#include <iostream>
using namespace std;/*友元类：某个类整体作为另外一个类的友元
*/class Dog;class Cat
{
public:Cat(string &name,int age){m_name=name;m_age=age;cout<<"猫构造"<<endl;}~Cat(){cout<<"猫析构"<<endl;}//声明狗这个类是猫的友元类（狗类要访问或修改猫的私有成员要猫承认是狗的"朋友"）friend class Dog;
private:string m_name;int m_age;
};class Dog
{
public:Dog(){cout<<"狗构造"<<endl;}~Dog(){cout<<"狗析构"<<endl;}//狗里面的成员方法访问猫的私有成员void show(Cat &c){cout<<"name="<<c.m_name<<endl;cout<<"age="<<c.m_age<<endl;}//狗里面的成员方法修改猫的私有成员void setCat(Cat &c, string &newname,int newage){c.m_name=newname;c.m_age=newage;}
};int main()
{string name = "小猫";string newname = "大猫";Cat c(name,10);Dog d;//狗里面的成员方法访问猫的私有成员d.show(c);//狗里面的成员方法修改猫的私有成员d.setCat(c,newname,20);d.show(c);
}/*
执行结果： 猫构造狗构造name=小猫age=10name=大猫age=20狗析构猫析构
*/

3.特点

• 友元不能继承，A是B的友元类，但是A的子类并不是B的友元类
• 友元是单向的，A是B的友元，但是不能反过来
• 友元不能传递，A是B的友元，B是C的友元，不能得出结论A是C的友元

缺点:
\quad 破坏了类的封装性

示例代码：普通函数作为类的友元函数写在类的里面

#include <iostream>
using namespace std;/*普通函数的代码写在类的里面
*/class Cat
{
public:Cat(string _name,int _age){name=_name;age=_age;}//声明show函数是猫的友元函数friend void show(Cat &other) //代码写在类的里面，是可以的，但是show依然是个普通函数{cout<<"猫的姓名: "<<other.name<<endl;cout<<"猫的年龄: "<<other.age<<endl;}
private:int age;string name;
};int main()
{Cat c1("旺财",5);show(c1);    
}