C++友元

友元

只有本类中的成员函数可以访问本类的私有成员，阻止其他访问，但在某些情况下。我们要访类的私有成员，如果把私有成员定义为共有的话，就破坏了类的隐藏性，这是我们就用到了友元。

友元(friend)机制可以允许类外的函数和其他类访问本类的私有成员。

友元在类中声明，以关键字firend开始，可以在类中任意位置声明。友元函数虽然定义在类内，但其并不是类成员，所以其不受public，protected，private的影响.

友元函数

将非成员函数声明为友元函数

友元函数是不在类中的函数，但是可以访问类内的所有成员的函数。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
class a {
    private :
        int x;
        friend void query_pri(a a); //在private里定义的友元函数 
        
    public :
        friend void query_pub(a a); //在public里定义的友元函数 
        
        a(int a = 0) : x(a) {}
    protected :
        friend void query_pro(a a); //在protected里定义的友元函数 
        
};

//注意，三个query函数不是类成员函数

void query_pri(a a) {
    printf("%d\n", a.x);
}

void query_pro(a a) {
    printf("%d\n", a.x);
}

void query_pub(a a) {
    printf("%d\n", a.x);
}

int main() {
    a a(10);
    query_pub(a);
    query_pro(a);
    query_pri(a);
    //三个函数都可以执行，说明友元函数不受在类中定义位置的影响
    
    //说明友元函数不是类成员函数 
     
    return 0;
}

注意：友元函数不同于类的成员函数，在友元函数中不能直接访问类的成员，必须要通过对象访问。

例如，我们把query_pub函数改为这样

void query_pub() {
    printf("%d\n", x);
}

就会报错。

之前提到过，成员函数会自动隐式的增加this指针,来访问对象的成员，但三个query函数不是类成员函数，没有this指针，这样编译器就不知道使用哪个对象，所以必须通过参数传递对象，并在访问时说明对象。

将其他类的成员函数声明成友元函数

友元函数不仅可以使非成员函数，也可以是另一个类的成员函数。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

class b;    //注意这里

class a {
    public :
        void query(b oth);
};

class b {
    private :
        int b;
    public :
        b(int x) : b(x) {}
        friend void a::query(b oth);
};

void a::query(b oth) {
    printf("%d", oth.b);
}

int main() {
    b b(10);
    a a;
    a.query(b);
    return 0;
}

输出：

10

这段代码里注意两点

1. 程序中对b类提前进行了声明，因为在b类定义之前就用到了它，就像如果要使用一个变量时要提前声明一样。
2. query函数的声明和实现被分开，把query放在了b类的后面，因为在query中用到了b中的成员，若不提前声明b，就不能确定b类中是否拥有该成员，就会报错。

一个函数可以被多个类声明为友元函数，可以访问多个类的private和protected成员。

友元类

类也可以被声明为友元，友元类的所有成员函数都是另一个类的友元函数，可以访问另一个类中的protected和private成员。

格式：

friend class class_name

如将b声明为a的友元，那b中的所有成员函数都是类a的友元函数，可以访问a中的所有成员。
如：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

class a {
    private :
        int x, y;
    public :
        friend class b;
        a(int a = 10, int b = -20) : x(a), y(b) {};
};

class b {
    public: 
        void print(a a) {
            printf("%d\n", a.x);
        }
        void print_abs(a a) {
            printf("%d\n", abs(a.y));
        }
};

int main() {
    a a;
    b b;
    b.print(a), b.print_abs(a);
    return 0;
}

使用友元类时注意：

• 友元关系不能被继承。
• 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。
• 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声明