C++ 友元：解锁跨类访问权限的神奇力量

2022-12-15 14:57:03

跨越类界限：揭秘 C++ 友元函数和友元类

在 C++ 的世界里，我们常常需要在不同的类之间共享数据和调用彼此的方法。然而，默认情况下，类的成员只能被本类内部访问，这无疑给跨类合作带来了诸多不便。为了解决这一难题，C++ 引入了友元（friend）的概念，它允许我们在不同类之间建立特殊的关系，打破访问权限的限制，实现数据和功能的无缝交互。

友元函数：超越私有领域的访问者

友元函数是指不属于任何类的函数，但被类声明为友元后，它却拥有与类成员函数相同的权限，可以访问该类的私有成员。换句话说，友元函数就像一位被授权的"内部人士"，拥有随意进出类私有领地的特权。

友元函数的声明非常简单，我们只需在类声明中使用 friend 指定即可：

class MyClass {
private:
    int private_data;

public:
    // 声明友元函数
    friend void print_private_data(MyClass& obj);
};

// 友元函数的定义
void print_private_data(MyClass& obj) {
    std::cout << "Private data: " << obj.private_data << std::endl;
}

在上面的示例中，print_private_data 函数被声明为类 MyClass 的友元函数，因此它可以访问 MyClass 的私有成员 private_data。这样一来，我们就可以在类的外部轻松读取和打印私有数据，打破了传统访问权限的束缚。

友元类：无条件信任的盟友

友元类则更进一步，它允许另一个类的所有成员函数都访问指定类的私有成员。这相当于授予另一个类无条件的信任，使其成为私有领域的"密友"。

友元类的声明也非常简单，同样使用 friend 关键字即可：

class MyClass {
private:
    int private_data;

public:
    // 声明友元类
    friend class MyFriendClass;
};

class MyFriendClass {
public:
    void access_private_data(MyClass& obj) {
        std::cout << "Private data: " << obj.private_data << std::endl;
    }
};

在上面的示例中，MyFriendClass 被声明为 MyClass 的友元类，因此 MyFriendClass 中的所有成员函数都可以访问 MyClass 的私有成员 private_data。这样，我们可以通过 MyFriendClass 的方法轻松访问和操作 MyClass 的私有数据，实现跨类协作的无缝衔接。

友元函数和友元类的优势

提高代码复用性： 友元函数和友元类可以实现跨类的数据共享和功能调用，避免重复编写代码，提高代码复用性，减少代码冗余。
增强软件设计灵活性： 友元关系允许我们在不同类之间建立更紧密的合作关系，提高软件设计的灵活性，使代码更加易于维护和扩展，增强系统的整体架构。
突破访问权限限制： 友元函数和友元类可以突破访问权限的限制，允许不同类之间进行更深入的数据共享和功能调用，从而实现更强大的功能，满足更复杂的需求。

友元函数和友元类的注意事项

友元关系是双向的： 如果类 A 是类 B 的友元，那么类 B 也是类 A 的友元。因此，友元关系是一种相互认可的特殊合作方式。
友元关系不会传递： 如果类 A 是类 B 的友元，类 B 是类 C 的友元，那么类 A 不是类 C 的友元。友元关系具有排他性，不会自动继承或传递。
友元关系不能被继承： 如果类 A 是类 B 的友元，那么类 C 继承自类 B，类 C 不是类 A 的友元。友元关系是类与类之间的特殊协定，不会随着类的继承而改变。