C++友元函數和友元類（C++ friend）詳解

來源：http://c.biancheng.net/view/169.html

 

私有成員只能在類的成員函數內部訪問，如果想在別處訪問對象的私有成員，只能通過類提供的接口（成員函數）間接地進行。這固然能夠帶來數據隱藏的好處，利於將來程序的擴充，但也會增加程序書寫的麻煩。

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

C++ 設計者認為， 如果有的程序員真的非常怕麻煩，就是想在類的成員函數外部直接訪問對象的私有成員，那還是做一點妥協以滿足他們的願望為好，這也算是眼前利益和長遠利益的折中。因此，C++ 就有了友元（friend）的概念。打個比方，這相當於是說：朋友是值得信任的，所以可以對他們公開一些自己的隱私。

友元分為兩種：友元函數和友元類。

友元函數

在定義一個類的時候，可以把一些函數（包括全局函數和其他類的成員函數）聲明為“友元”，這樣那些函數就成為該類的友元函數，在友元函數內部就可以訪問該類對象的私有成員了。

將全局函數聲明為友元的寫法如下：

friend  返回值類型  函數名(參數表);

將其他類的成員函數聲明為友元的寫法如下：

friend  返回值類型  其他類的類名::成員函數名(參數表);

但是，不能把其他類的私有成員函數聲明為友元。

關於友元，看下面的程序示例。

1. #include<iostream>
2. using namespace std;
3. class CCar; //提前聲明CCar類，以便后面的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; //汽車改裝后價值增加
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. }

這個程序只是為了展示友元的用法，所以 main 函數什么也不做。

第 3 行聲明了 CCar 類，CCar 類的定義在后面。之所以要提前聲明，是因為 CDriver 類的定義中用到了 CCar 類型（第7行），而此時 CCar 類還沒有定義，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，因為 CCar 類中也用到了 CDriver 類型（第14行），把 CCar 類的定義寫在前面會導致第 14 行的 CDriver 因沒有定義而報錯。C++ 為此提供的解決辦法是：可以簡單地將一個類的名字提前聲明，寫法如下：

class  類名;

盡管可以提前聲明，但是在一個類的定義出現之前，仍然不能有任何會導致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 聲明為 CCar 類的友元，因此在第 24 行可以訪問 cars[i] 的私有成員 price。同理，第 14 行將 CDriver 類的 ModifyCar 成員函數聲明為友元，因此在第 18 行可以訪問 pCar 指針所指向的對象的私有成員變量 price。

 

友元類

一個類 A 可以將另一個類 B 聲明為自己的友元，類 B 的所有成員函數就都可以訪問類 A 對象的私有成員。在類定義中聲明友元類的寫法如下：

friend  class  類名;

來看如下例程：

純文本復制

1. class CCar
2. {
3. private:
4. int price;
5. friend class CDriver; //聲明 CDriver 為友元類
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，故此處可以訪問其私有成員
14. }
15. };
16. int main()
17. {
18. return 0;
19. }

第 5 行將 CDriver 聲明為 CCar 的友元類。這條語句本來就是在聲明 CDriver 是一個類，所以 CCar 類定義前面就不用聲明 CDriver 類了。第 5 行使得 CDriver 類的所有成員函數都能訪問 CCar 對象的私有成員。如果沒有第 5 行，第 13 行對 myCar 私有成員 price 的訪問就會導致編譯錯誤。

一般來說，類 A 將類 B 聲明為友元類，則類 B 最好從邏輯上和類 A 有比較接近的關系。例如上面的例子，CDriver 代表司機，CCar 代表車，司機擁有車，所以 CDriver 類和 CCar 類從邏輯上來講關系比較密切，把 CDriver 類聲明為 CCar 類的友元比較合理。

友元關系在類之間不能傳遞，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，所以你的朋友就是我的朋友”這句話在 C++ 的友元關系上 不成立。