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C++友元函數和友元類

通過friend關鍵字，我們可以將不屬于當前類的一個函數在當前類中加以聲明，該函數便可以成為當前類的友元函數。

例1：

#include<iostream>
using namespace std;

class book
{
public:
    book(){}
    book(char* a, double p);
    friend void display(book &b);
private:
    double price;
    char * title;
};

book::book(char* a, double p) 
{
    title = a;
    price = p;
}

void display(book &b)
{
    cout<<"The price of "<<b.title<<" is $"<<b.price<<endl;
}

int main()
{
    book Alice("Alice in Wonderland",29.9);
    display(Alice);
    book Harry("Harry potter", 49.9);
    display(Harry);
    return 0;
}

在本例中，display是一個頂層函數，在book類中，我們借助friend關鍵字將其聲明為友元函數，結果，在display函數體內，我們就能訪問private屬性的title和price成員變量。這就是友元函數的作用。友元函數可以訪問這個類中的私有成員。如果這個display函數不是book類的友元函數，則在函數體中還必須調用public屬性的成員函數。在此例中需要注意的是友元函數的形參是類對象的引用，同時在訪問私有成員變量時必須要加上對象名。

除了頂層函數可以被定義為友元函數之外，其它類的成員函數同樣可以聲明為本類的友元函數，如例2所示。

例2：

#include<iostream>
using namespace std;

class time;

class date
{
public:
    date(int y,int m,int d);
    void display(time &t);
private:
    int year;
    int month;
    int day;
};

class time
{
public:
    time(int s,int m,int h);
    friend void date::display(time & t);
private:
    int second;
    int minute;
    int hour;
};

time::time(int s,int m,int h)
{
    second = s;
    minute = m;
    hour = h;
}

date::date(int y,int m,int d)
{
    year = y;
    month = m;
    day = d;
}

void date::display(time &t)
{
    cout<<"The time is:"<<endl;
    cout<<year<<"/"<<month<<"/"<<day<<" ";
    cout<<t.hour<<":"<<t.minute<<":"<<t.second<<endl;
}

int main()
{
    date d(2015,1,16);
    time t(20,2,30);
    d.display(t);
    return 0;
}

在本例中定義了兩個類time和date，在time類中有hour、minute和second三個成員變量，分別代表時分秒，在date類中有year、month和day三個成員變量，分別代表年月日信息。為了能夠共同顯示年月日時分秒信息，我們在date類中聲明了一個display函數，并且將該函數設置為time類的友元函數，如此一來，該函數既能訪問date類中的私有成員變量，同時又能訪問time類中的私有成員變量，打印時間自然不在話下。

這個例子有幾點需要注意一下。首先要注意的是date類的定義必須出現在time類之前，這么做是為了使得display函數的函數聲明能夠在聲明為友元函數之前。其次，display函數的形參為time類對象的引用，而time類又必須定義在date類之后，如此一來只能先將time類聲明在date類之前了，如class time;這一語句即是為了聲明time類。第三點就是需要將display函數的定義放到time類定義的后面，這是因為display函數中必須用到time類中的私有成員變量，因此在使用之前，這些成員變量必須先聲明出來。這三個需要注意順序的地方需要大家特別關注一下，順序一定不能搞錯了，否則都是無法通過編譯的。

無論是類的成員函數還是頂層函數，它們都是可以被多個類聲明為友元函數的，如此一來就可以訪問多個類中的私有成員變量，但是為了保證數據的安全，友元函數的使用寧缺毋濫。

除了可以利用friend關鍵字聲明友元函數之外，我們還可以將其它類聲明為當前類的友元類。友元類聲明的語法非常簡單，即為“friend 類名;”。

例3：

#include<iostream>
using namespace std;

class time;
class date
{
public:
    date(int y,int m,int d);
    void display(time &t);
private:
    int year;
    int month;
    int day;
};

class time
{
public:
    friend date;
    time(int s,int m,int h);
private:
    int second;
    int minute;
    int hour;
};

time::time(int s,int m,int h)
{
    second = s;
    minute = m;
    hour = h;
}

date::date(int y,int m,int d)
{
    year = y;
    month = m;
    day = d;
}

void date::display(time &t)
{
    cout<<"The time is:"<<endl;
    cout<<year<<"/"<<month<<"/"<<day<<" ";
    cout<<t.hour<<":"<<t.minute<<":"<<t.second<<endl;
}

int main()
{
    date d(2015,1,16);
    time t(20,2,30);
    d.display(t);
    return 0;
}

在本例中，我們將date類聲明為time類的友元類，則此時date類中的所有成員函數都將轉化為time類的友元函數，可以訪問time類中的所有成員。毫無疑問，date類中display函數同樣也會成為time類的友元，因此利用time類對象t的引用便可以訪問time類的私有成員變量了。此函數中類的聲明及定義、函數的聲明及定義位置同樣需要注意。

關于友元還有幾點需要注意：

例3中我們將date類聲明為time類的友元類，此時date類中的所有函數都將成為time類的友元函數。
date類是time類的友元類，但是time類不是date類的友元類。友元關系是單向的，而不是雙向的。如果需要將time類也聲明名為date類的友元類，則需要另外在date類中聲明。
友元關系不能傳遞，假設A類是B類的友元類，B類是C類的友元類，這兩點并不能得出A類是C類的友元類。
友元類會破壞數據的安全性，使用時寧缺毋濫。如果不是能夠極大提高程序運行效率的情況，最好不要用友元。

C++友元函數和友元類

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