C++ 友元函数

C++ 友元函数

类的友元函数定义在类作用域之外，但它有权访问类的所有私有和受保护成员。即使友元函数的原型出现在类定义中，友元函数也不是成员函数。

友元可以是函数、函数模板、成员函数，也可以是类或类模板，在这种情况下，整个类及其所有成员都是友元。

声明友元函数

要将函数声明为类的友元，请在类定义中的函数原型前加上关键字 friend，如下所示

语法

class Box {
   double width;
   
   public:
      double length;
      friend void printWidth( Box box );
      void setWidth( double wid );
};

要将 ClassTwo 类的所有成员函数声明为 ClassOne 类的友元函数，请在 ClassOne 类的定义中添加以下声明 -

friend class ClassTwo;

友元函数示例

以下是 C++ 中 Friend 函数的代码:

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class Box {
   double width;
   
   public:
      friend void printWidth( Box box );
      void setWidth( double wid );
};

// 成员函数定义
void Box::setWidth( double wid ) {
    width = wid;
}

// 注意:printWidth() 不是任何类的成员函数。
void printWidth( Box box ) {
    /* 由于 printWidth() 是 Box 的友元，因此它可以
    直接访问此类的任何成员 */
   	cout << "Width of box : " << box.width <<endl;
}
 
// Main function for the program
int main() {
    Box box;
    
    // 不使用成员函数设置框宽度
    box.setWidth(10.0);
    
    // 使用友元函数打印宽度。
    printWidth( box );
    
    return 0;
}

当编译并执行上述代码时，它会产生以下结果 -

Width of box : 10

访问私有成员和受保护成员

类的私有成员和受保护成员在类外部无法访问。但是，如果您想访问它们，可以使用 friend 函数。friend 函数可以直接访问类的私有成员和受保护成员。

示例

以下示例演示了如何使用 friend 函数访问类的私有成员和受保护成员:

#include <iostream>
using namespace std;

class ClassName {
 private:
  int privateData;  // 私有成员

 protected:
  int protectedData;  // 受保护成员

 public:
  ClassName() : privateData(0), protectedData(0) {}

  // 声明一个友元函数
  friend void friendFunction(ClassName& obj);
};

// 友元函数定义
void friendFunction(ClassName& obj) {
    obj.privateData = 42; 	// 访问私有成员
    obj.protectedData = 24; // 访问受保护成员
    cout << "Private Data: " << obj.privateData << endl;
    cout << "Protected Data: " << obj.protectedData << endl;
}

int main() {
  ClassName obj;
  friendFunction(obj);  // 调用好友函数
  return 0;
}

当编译并执行上述代码时，它会产生以下结果 -

Private Data: 42
Protected Data: 24

友元函数 vs 成员函数

在 C++ 中，友元函数和成员函数都用于访问和操作类的数据，但它们在作用域和用法上仍然存在显著差异。

友元函数

友元函数是使用"friend"关键字在类内部声明的非成员函数，它对类的私有成员和受保护成员具有特殊访问权限。由于它不是成员函数，因此不绑定到特定对象，不能基于对象重载，不能使用 this 指针，也不能被派生类继承。它们在类外部定义，但在类内部声明。

成员函数

而成员函数在类内部定义，并使用 this 指针进行操作。它可以访问类的所有成员(私有、受保护和公共)，并且由于它与类对象绑定，因此可以被派生类重载和继承。

友元类

在 C++ 中，友元类是指可以访问另一个类的私有和受保护成员的类。当一个类将另一个类声明为友元类时，第二个类(友元类)可以直接访问第一个类的私有和受保护成员。

这个概念类似于友元函数，但这里的朋友是整个类，而不是特定的函数。

语法

以下是 C++ 中友元类的语法:

class ClassB; // ClassB 的前向声明

class ClassA {
private:
  int dataA;

public:
    // 将 ClassB 声明为 ClassA 的朋友
    friend class ClassB;
};
示例
以下示例演示了 C++ 中朋友类的示例:
#include <iostream>
using namespace std;

class ClassB; // ClassB 的前向声明

class ClassA {
 private:
  int dataA;

 public:
  ClassA() : dataA(42) {}  // 使用值初始化数
  
  据 // 将 Class 声明为 ClassA 的朋友
  friend class ClassB;
};

class ClassB {
 public:
  void showDataFromA(const ClassA& objA) {
    // 访问 ClassA 的私有成员
    cout << "Data from ClassA: " << objA.dataA << endl;
  }
};

int main() {
  ClassA objA;
  ClassB objB;

  // 使用 ClassB 访问 ClassA 的私有数据
  objB.showDataFromA(objA);

  return 0;
}