C++ 中的友元（Friend）用法详解
什么是友元（Friend）？👭
在C++中，友元（Friend）是一种机制，允许外部函数或类访问某个类的私有（private）或保护（protected）成员。
⚠️⚠️友元不是类的成员，但它能绕过封装限制，直接访问类中的私有数据。
2. 友元函数的定义与作用🆙
普通成员函数的访问限制
假设有一个类
Person，如下所示：class Person { private: std::string name; int age; public: Person(std::string n, int a) : name(n), age(a) {} };在上面的例子中，
name和age是私有成员，一般情况下不能从类外直接访问。
友元函数如何访问私有数据
我们可以定义一个友元函数，允许它直接访问
Person类的私有成员：#include <iostream> using namespace std; class Person { private: std::string name; int age; public: Person(std::string n, int a) : name(n), age(a) {} // 声明友元函数 friend void displayPersonInfo(const Person& p); }; // 友元函数的实现 void displayPersonInfo(const Person& p) { std::cout << "Name: " << p.name << ", Age: " << p.age << std::endl; } int main() { Person p1("Alice", 30); displayPersonInfo(p1); return 0; }
解释：
-
friend关键字用于声明displayPersonInfo是Person类的友元函数。 -
虽然
displayPersonInfo不是Person类的成员，但它能访问name和age。
3. 友元类的概念与使用😮💨
除了友元函数，C++ 还允许一个类成为另一个类的友元，从而使该类的所有成员函数都能访问另一个类的私有成员。
友元类的示例：
#include <iostream> using namespace std; class Engine { private: int horsepower; public: Engine(int hp) : horsepower(hp) {} // 声明 Car 为友元类 friend class Car; }; class Car { public: void showEnginePower(const Engine& e) { std::cout << "Engine horsepower: " << e.horsepower << std::endl; } }; int main() { Engine engine(500); Car car; car.showEnginePower(engine); return 0; }
解释：
这里，Car 是 Engine 的友元类，因此 Car 的成员函数可以访问 Engine 的私有数据 horsepower。
4. 友元的实际案例：为什么以及何时使用？
典型使用场景：
重载运算符： 需要通过友元函数访问类的私有成员来实现运算符重载。
辅助调试或测试： 有时为了更方便地测试类中的私有数据，可以使用友元。
跨类协作： 当两个类高度耦合时，可以通过友元类减少重复代码
例子：运算符重载
class Complex { private: double real, imag; public: Complex(double r, double i) : real(r), imag(i) {} // 声明友元函数重载 '+' 运算符 friend Complex operator+(const Complex& c1, const Complex& c2); }; // 重载 '+' 运算符 Complex operator+(const Complex& c1, const Complex& c2) { return Complex(c1.real + c2.real, c1.imag + c2.imag); } int main() { Complex c1(1.0, 2.0), c2(3.0, 4.0); Complex c3 = c1 + c2; std::cout << "Real: " << c3.real << ", Imag: " << c3.imag << std::endl; return 0; }解释：
operator+是一个友元函数，用于访问Complex类的私有成员real和imag。
5. 注意事项⚠️
破坏封装性： 使用友元会暴露类的私有数据，容易破坏封装性，因此要慎用。
维护复杂性： 如果过多使用友元类或友元函数，类之间的耦合度会增加，导致代码难以维护。
6. 图解：类与友元的关系
图示：友元函数访问类的私有成员
说明：
图中展示了
Person类和displayPersonInfo友元函数的关系。即使name和age是私有的，displayPersonInfo仍然能访问它们。
复盘吧💪
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友元函数和友元类允许类的私有成员对外开放，但应谨慎使用。
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友元机制非常适用于重载运算符或跨类访问数据的情况，但滥用可能导致代码的耦合性和维护成本增加。
对类访问不是很理解的可以看这篇
共勉 💪
同为未来的it人让我们在共同进步吧。
我很喜欢雷军的一段话：我们就悄悄的干，就算失败了咱也不丢人。
原文地址：https://blog.csdn.net/LJY_CF/article/details/143083665
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