c++友元函数

友元介绍

一个类中可以有 public、protected、private 三种属性的成员，通过对象可以访问 public 成员，只有本类中的成员函数可以访问本类的 private 成员。

在某些情况下，允许特定的非成员函数访问一个类的私有成员，同时仍然阻止一般的访问，这是通过友元函数来实现的。

友元机制允许一个类将对其非公有成员的访问权限授予指定的函数或类。

友元的声明以关键字friend开始。它只能出现在类定义的内部。友元声明可以出现在类中的任何地方：友元不是授予友元关系的那个类的成员，所以它们不受其声明出现部分访问控制的影响，也就是友元函数/友元类可以在类的public、protected、private 访问权限下声明。

优点：提高了程序的运行效率。
缺点：破坏了类的封装性和数据的透明性。

尽量不使用友元函数，除非不得已的情况下才使用友元函数。

友元函数

友元函数是可以直接访问类的私有成员的非成员函数。它是定义在类外的普通函数，它不属于任何类，但需要在类的定义中加以声明，声明时只需在友元的名称前加上关键字friend，其格式如下：
friend 类型 函数名(形式参数);
友元函数的声明可以放在类的私有部分，也可以放在公有部分，它们是没有区别的，都说明是该类的一个友元函数。
一个函数可以是多个类的友元函数，只需要在各个类中分别声明。
友元函数的调用与一般函数的调用方式和原理一致。

普通函数作为友元函数

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Student
{
private:
    string name;
    int age;
    double score;
public:
    Student(string, int, float);
    friend void display(Student &);  //将display声明为友元函数(虽然在Student类中声明，但是它不属于Student类)
};

Student::Student(string name, int age, float score)
{
    this->name = name;
    this->age= age;
    this->score = score;
}

//友元函数(隶属于全局)
void display(Student &stu)
{
    cout << stu.name << "的年龄是 " << stu.age << "，成绩是 " << stu.score << endl;
}

int main()
{
    Student stu("小明", 16, 95.5);
    display(stu);
    return 0;
}

成员函数作为友元函数

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Student;

class SumScore
{
public:
    SumScore();
    void AddScore(const Student &);
private:
    double sum;
};

SumScore::SumScore()
{
    sum = 0.0;
}

class Student
{
private:
    string name;
    int age;
    double score;
public:
    Student(string, int, float);
    friend void SumScore::AddScore(const Student&);
};

Student::Student(string name, int age, float score)
{
    this->name = name;
    this->age= age;
    this->score = score;
}

void SumScore::AddScore(const Student &stu)
{
    sum += stu.score;
}

int main()
{
    Student stu("小明", 16, 95.5);
    SumScore sum;
    sum.AddScore(stu);
    return 0;
}

友元类

友元类的所有成员函数都是另一个类的友元函数，都可以访问另一个类中的隐藏信息（包括私有成员和保护成员）。       
当希望一个类可以存取另一个类的私有成员时，可以将该类声明为另一类的友元类。声明友元类的语句格式如下：
friend class 类名;
其中：friend和class是关键字，类名必须是程序中的一个已定义过的类。例如：

#include <iostream>

using namespace std;

class A;

class B
{
public:
    void fun(A& a);
};


class A
{
public:
    A();
private:
    int x;
    friend class B;
};

A::A()
{
    x = 100;
}

void B::fun(A &a)
{
    cout << a.x << endl;
}

int main()
{
    B b;
    A a;
    b.fun(a);
    return 0;
}

注意：

(1) 友元关系不能被继承。
(2) 友元关系是单向的，不具有交换性。若类B是类A的友元，类A不一定是类B的友元，要看在类中是否有相应的声明。
(3) 友元关系不具有传递性。若类B是类A的友元，类C是B的友元，类C不一定是类A的友元，同样要看类中是否有相应的申明。

(4)因为友元函数不是类的成员函数，所以没有this指针。