C++语言基础(15)-友元函数和友元类

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，只有本类中的函数可以访问本类的 private 成员。现在，我们来介绍一种例外情况——友元（friend）。借助友元（friend），可以使得其他类中的成员函数以及全局范围内的函数访问当前类的 private 成员。

一.将全局函数声明为友元函数

例：

#include <iostream>
using namespace std;

class Student{
public:
    Student(char *name, int age, float score);
public:
    friend void show(Student *pstu);  //将show()声明为友元函数
private:
    char *m_name;
    int m_age;
    float m_score;
};

Student::Student(char *name, int age, float score): m_name(name), m_age(age), m_score(score){ }

// 全局函数
void show(Student *pstu){
    cout<<pstu->m_name<<"的年龄是 "<<pstu->m_age<<"，成绩是 "<<pstu->m_score<<endl;
}

int main(){
    Student stu("小明", , 90.6);
    show(&stu);  //调用友元函数
    Student *pstu = new Student("李磊", , 80.5);
    show(pstu);  //调用友元函数

    return ;
}

运行结果：

小明的年龄是 15，成绩是 90.6
李磊的年龄是 16，成绩是 80.5

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，必须要借助对象。下面的写法是错误的：

void show(){
    cout<<m_name<<"的年龄是 "<<m_age<<"，成绩是 "<<m_score<<endl;
}

二.将其它类的成员函数声明为友元函数

#include <iostream>
using namespace std;

class Address;  //提前声明Address类

//声明Student类
class Student{
public:
    Student(char *name, int age, float score);
public:
    void show(Address *addr);
private:
    char *m_name;
    int m_age;
    float m_score;
};

//声明Address类
class Address{
private:
    char *m_province;  //省份
    char *m_city;  //城市
    char *m_district;  //区（市区）
public:
    Address(char *province, char *city, char *district);
    //将Student类中的成员函数show()声明为友元函数
    friend void Student::show(Address *addr);
};

//实现Student类
Student::Student(char *name, int age, float score): m_name(name), m_age(age), m_score(score){ }
void Student::show(Address *addr){
    cout<<m_name<<"的年龄是 "<<m_age<<"，成绩是 "<<m_score<<endl;
    cout<<"家庭住址："<<addr->m_province<<"省"<<addr->m_city<<"市"<<addr->m_district<<"区"<<endl;
}

//实现Address类
Address::Address(char *province, char *city, char *district){
    m_province = province;
    m_city = city;
    m_district = district;
}

int main(){
    Student stu("小明", , 95.5f);
    Address addr("陕西", "西安", "雁塔");
    stu.show(&addr);

    Student *pstu = new Student("李磊", , 80.5);
    Address *paddr = new Address("河北", "衡水", "桃城");
    pstu -> show(paddr);

    return ;
}

运行结果：

小明的年龄是 16，成绩是 95.5
家庭住址：陕西省西安市雁塔区
李磊的年龄是 16，成绩是 80.5
家庭住址：河北省衡水市桃城区

注意：

1.程序刚开始对Address类进行提前声明的意义在于：在Address类定义之前，在Student类中使用了它，如果不提前声明，编译器会报错：'Address' has not been declared'

2.程序将 Student 类的声明和实现分开了，而将 Address 类的声明放在了中间，这是因为编译器从上到下编译代码，show() 函数体中用到了 Address 的成员 province、city、district，如果提前不知道 Address 的具体声明内容，就不能确定 Address 是否拥有该成员（类的声明中指明了类有哪些成员）。

3.类的提前声明的使用范围是有限的，只有在正式声明一个类以后才能用它去创建对象。如果在上面程序的第4行之后增加如下所示的一条语句，编译器就会报错：

Address addr;  //企图使用不完整的类来创建对象

4. 一个函数可以被多个类声明为友元函数，这样就可以访问多个类中的 private 成员。

三.友元类

可以将整个类声明为友元类，这样友元类中的所有成员函数都是另一个类的友元函数。

修改上述代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class Address;  //提前声明Address类

//声明Student类
class Student{
public:
    Student(char *name, int age, float score);
public:
    void show(Address *addr);
private:
    char *m_name;
    int m_age;
    float m_score;
};

//声明Address类
class Address{
public:
    Address(char *province, char *city, char *district);
public:
    //将Student类声明为Address类的友元类
    friend class Student;
private:
    char *m_province;  //省份
    char *m_city;  //城市
    char *m_district;  //区（市区）
};

//实现Student类
Student::Student(char *name, int age, float score): m_name(name), m_age(age), m_score(score){ }
void Student::show(Address *addr){
    cout<<m_name<<"的年龄是 "<<m_age<<"，成绩是 "<<m_score<<endl;
    cout<<"家庭住址："<<addr->m_province<<"省"<<addr->m_city<<"市"<<addr->m_district<<"区"<<endl;
}

//实现Address类
Address::Address(char *province, char *city, char *district){
    m_province = province;
    m_city = city;
    m_district = district;
}

int main(){
    Student stu("小明", , 95.5f);
    Address addr("陕西", "西安", "雁塔");
    stu.show(&addr);

    Student *pstu = new Student("李磊", , 80.5);
    Address *paddr = new Address("河北", "衡水", "桃城");
    pstu -> show(paddr);

    return ;
}

将Student类声明为Address类的友元类的语句为：

friend class Student;

有的编译器也可以不写 class 关键字，不过为了增强兼容性还是建议写上。

注意：

1.友元的关系是单向的而不是双向的。如果声明了类 B 是类 A 的友元类，不等于类 A 是类 B 的友元类，类 A 中的成员函数不能访问类 B 中的 private 成员。

2.友元的关系不能传递。如果类 B 是类 A 的友元类，类 C 是类 B 的友元类，不等于类 C 是类 A 的友元类。