C++友元函數和友元類（C++ friend）詳解

私有成員只能在類的成員函數內部訪問，若是想在別處訪問對象的私有成員，只能經過類提供的接口（成員函數）間接地進行。這當然可以帶來數據隱藏的好處，利於未來程序的擴充，但也會增長程序書寫的麻煩。

C++ 是從結構化的C語言發展而來的，須要照顧結構化設計程序員的習慣，因此在對私有成員可訪問範圍的問題上不可限制太死。

C++ 設計者認爲， 若是有的程序員真的很是怕麻煩，就是想在類的成員函數外部直接訪問對象的私有成員，那仍是作一點妥協以知足他們的願望爲好，這也算是眼前利益和長遠利益的折中。所以，C++ 就有了友元（friend）的概念。打個比方，這至關因而說：朋友是值得信任的，因此能夠對他們公開一些本身的隱私。

友元分爲兩種：友元函數和友元類。

友元函數

在定義一個類的時候，能夠把一些函數（包括全局函數和其餘類的成員函數）聲明爲「友元」，這樣那些函數就成爲該類的友元函數，在友元函數內部就能夠訪問該類對象的私有成員了。

將全局函數聲明爲友元的寫法以下：

friend  返回值類型  函數名(參數表);

將其餘類的成員函數聲明爲友元的寫法以下：

friend  返回值類型  其餘類的類名::成員函數名(參數表);

可是，不能把其餘類的私有成員函數聲明爲友元。

關於友元，看下面的程序示例。

1. #include<iostream>
2. using namespace std;
3. class CCar; //提早聲明CCar類，以便後面的CDriver類使用
4. class CDriver
5. {
6. public:
7. void ModifyCar(CCar* pCar); //改裝汽車
8. };
9. class CCar
10. {
11. private:
12. int price;
13. friend int MostExpensiveCar(CCar cars[], int total); //聲明友元
14. friend void CDriver::ModifyCar(CCar* pCar); //聲明友元
15. };
16. void CDriver::ModifyCar(CCar* pCar)
17. {
18. pCar->price += 1000; //汽車改裝後價值增長
19. }
20. int MostExpensiveCar(CCar cars[], int total) //求最貴氣車的價格
21. {
22. int tmpMax = -1;
23. for (int i = 0; i<total; ++i)
24. if (cars[i].price > tmpMax)
25. tmpMax = cars[i].price;
26. return tmpMax;
27. }
28. int main()
29. {
30. return 0;
31. }

這個程序只是爲了展現友元的用法，因此 main 函數什麼也不作。

第 3 行聲明瞭 CCar 類，CCar 類的定義在後面。之因此要提早聲明，是由於 CDriver 類的定義中用到了 CCar 類型（第7行），而此時 CCar 類尚未定義，編譯會報錯。

不要第 3 行，而把 CCar 類的定義寫在 CDriver 類的前面，是解決不了這個問題的，由於 CCar 類中也用到了 CDriver 類型（第14行），把 CCar 類的定義寫在前面會致使第 14 行的 CDriver 因沒有定義而報錯。C++ 爲此提供的解決辦法是：能夠簡單地將一個類的名字提早聲明，寫法以下：

class  類名;

儘管能夠提早聲明，可是在一個類的定義出現以前，仍然不能有任何會致使該類對象被生成的語句。但使用該類的指針或引用是沒有問題的。

第 13 行將全局函數 MostExpensiveCar 聲明爲 CCar 類的友元，所以在第 24 行能夠訪問 cars[i] 的私有成員 price。同理，第 14 行將 CDriver 類的 ModifyCar 成員函數聲明爲友元，所以在第 18 行能夠訪問 pCar 指針所指向的對象的私有成員變量 price。

友元類

一個類 A 能夠將另外一個類 B 聲明爲本身的友元，類 B 的全部成員函數就均可以訪問類 A 對象的私有成員。在類定義中聲明友元類的寫法以下：

friend  class  類名;

來看以下例程：

1. class CCar
2. {
3. private:
4. int price;
5. friend class CDriver; //聲明 CDriver 爲友元類
6. };
7. class CDriver
8. {
9. public:
10. CCar myCar;
11. void ModifyCar() //改裝汽車
12. {
13. myCar.price += 1000; //因CDriver是CCar的友元類，故此處能夠訪問其私有成員
14. }
15. };
16. int main()
17. {
18. return 0;
19. }

第 5 行將 CDriver 聲明爲 CCar 的友元類。這條語句原本就是在聲明 CDriver 是一個類，因此 CCar 類定義前面就不用聲明 CDriver 類了。第 5 行使得 CDriver 類的全部成員函數都能訪問 CCar 對象的私有成員。若是沒有第 5 行，第 13 行對 myCar 私有成員 price 的訪問就會致使編譯錯誤。 通常來講，類 A 將類 B 聲明爲友元類，則類 B 最好從邏輯上和類 A 有比較接近的關係。例如上面的例子，CDriver 表明司機，CCar 表明車，司機擁有車，因此 CDriver 類和 CCar 類從邏輯上來說關係比較密切，把 CDriver 類聲明爲 CCar 類的友元比較合理。 友元關係在類之間不能傳遞，即類 A 是類 B 的友元，類 B 是類 C 的友元，並不能導出類 A 是類 C 的友元。「咱倆是朋友，因此你的朋友就是個人朋友」這句話在 C++ 的友元關係上 不成立。