C++ 友元关系详解

在C++中，在某些情况下，允许特定的非成员函数访问一个类的私有成员，同时仍然阻止一般的访问，这是很方便做到的。例如，被重载的操作符，如输入或输出操作符，经常需要访问类的私有数据成员。这些操作符不可能为类的成员。然而，尽管不是类的成员，它们仍是类的“接口的组成部分”。

而友元机制，允许一个类将对其非公有成员的访问权授予指定的函数或类。友元的声明以关键字 friend 开始。它只能出现在类定义的内部。友元声明可以出现在类中的任何地方：友元不是授予友元关系的那个类的成员，所以它们不受声明出现部分的访问控制影响。

下面给出C++中所有有关友元的结论和限制，然后后面针对每个细节给出示例：

1，友元关系：

    1.1，将一个非成员函数 reset( ) 声明为类 example 的友元函数，使得该非成员函数可以访问类 example 的私有成员。

class example; // 这里必须对类 example 做前向声明，否则下面的函数声明将报错void reset(example &e);class example{public:    friend void reset(class example &e);private:    int n;};// 该函数定义必须放在类 example 的后面，否则无法解析变量nvoid reset(example &e){    e.n = 0;}

  

  1.2，将类man声明为类woman的友元类，使得可以通过类man对象访问类woman的私有成员。

class woman; // 前向声明class man{public:    void disp(woman &w);    void reset(woman &w);};class woman{public:    friend class man; // 将man设为woman的友元类，这样man对象的任何成员函数都可以访问woman的私有成员private:    string name;};void man::disp(woman &w){    cout << w.name << endl;}void man::reset(woman &w){    w.name.clear();}

    1.3，将一个类man的成员函数disp()声明为类woman的友元函数，使得可以通过disp成员函数访问类woman的私有成员。

class woman; // 前向声明class man{public:    void disp(woman &w);    void reset(woman &w);};class woman{public:    friend void man::disp(woman &w); // 将man的其中一个成员函数disp()设为woman的友元函数，就可以使用该函数访问woman对象的私有成员了private:    string name;};void man::disp(woman &w){    cout << w.name << endl;}// man的reset()成员函数不是woman类的友元函数，因此不能访问其私有成员/*void man::reset(woman &w){    w.name.clear();}*/

2，友元作用域

注意到上面的示例代码，友元声明和友元定义之间的依赖关系：比如最后一个例子，由于woman类要声明man类中的成员函数disp为友元函数，因此必须将man类的定义放在woman之前。但是man类中又要对woman类中的数据成员进行操作，所以必须将disp函数的定义放在woman的后面。这个关系要搞清楚，否则编译不成功。

3，友元跟重载函数的关系

如果有多个重载函数的版本，那么可以将其中的一个或者几个设为某个类的友元。其他的函数不受此设置的影响，依然不能访问某类的私有数据成员。例如：

#include <iostream>#include <string>#include <map>using namespace std;class screen;void show(const screen &s);void show(int, int, const screen &);class screen{public:screen():x(0.0), y(0.0){}friend void show(const screen &s);friend void show(int a, int b, const screen &s); // 如果将此行删除，将无法调用该版本的show函数private:float x;float y;};void show(const screen &s){cout << s.x << ", " << s.y << endl;}void show(int a, int b, const screen &s){cout << s.x + a << ", " << s.y + b << endl;}int main(void){screen s;show(s);show(100, 200, s);string word;getline(cin, word);return 0;}

4，友元跟权限标识符的关系

实际上，一个类的友元，不管是友元类、友元成员函数还是友元非成员函数，都必须是public访问权限的，否则无法在类外被调用。