C++友元函数

文章参考
http://www.cnblogs.com/BeyondAnyTime/archive/2012/06/04/2535305.html
http://www.cnblogs.com/fzhe/archive/2013/01/05/2846808.html
1.友元函数的简单介绍

1.1为什么要使用友元函数

在实现类之间数据共享时，减少系统开销，提高效率。如果类A中的函数要访问类B中的成员（例如：智能指针类的实现），那么类A中该函数要是类B的友元函数。具体来说：为了使其他类的成员函数直接访问该类的私有变量。即：允许外面的类或函数去访问类的私有变量和保护变量，从而使两个类共享同一函数。

实际上具体大概有下面两种情况需要使用友元函数：（1）运算符重载的某些场合需要使用友元。（2）两个类要共享数据的时候。

1.2使用友元函数的优缺点

1.2.1优点：能够提高效率，表达简单、清晰。

1.2.2缺点：友元函数破环了封装机制，尽量不使用成员函数，除非不得已的情况下才使用友元函数。

2.友元函数的使用

2.1友元函数的参数：

因为友元函数没有this指针，则参数要有三种情况：

2.1.1 要访问非static成员时，需要对象做参数；

2.1.2 要访问static成员或全局变量时，则不需要对象做参数；

2.1.3 如果做参数的对象是全局对象，则不需要对象做参数；

2.2友元函数的位置

因为友元函数是类外的函数，所以它的声明可以放在类的私有段或公有段且没有区别。

2.3友元函数的调用

可以直接调用友元函数，不需要通过对象或指针

2.4友元函数的分类：

根据这个函数的来源不同，可以分为三种方法：

2.4.1普通函数友元函数

2.4.1.1 目的：使普通函数能够访问类的友元

2.4.1.2 语法：

声明： friend + 普通函数声明

实现位置：可以在类外或类中

实现代码：与普通函数相同

调用：类似普通函数，直接调用

2.4.2类Y的所有成员函数都为类X友元函数—友元类

2.4.2.1目的：使用单个声明使Y类的所有函数成为类X的友元，它提供一种类之间合作的一种方式，使类Y的对象可以具有类X和类Y的功能。

2.4.2.2语法：

声明位置：公有私有均可，常写为私有(把类看成一个变量)

声明： friend + 类名（不是对象哦）

main函数就不写了和普通调用时一样的。

2.4.3类Y的一个成员函数为类X的友元函数

2.4.3.1目的：使类Y的一个成员函数成为类X的友元，具体而言：在类Y的这个成员函数中，借助参数X，可以直接以X的私有变量

2.4.3.2语法：

声明位置：声明在公有中 （本身为函数）

声明：friend + 成员函数的声明

调用：先定义Y的对象y—使用y调用自己的成员函数—自己的成员函数中使用了友元机制

小结：其实一些操作符的重载实现也是要在类外实现的，那么通常这样的话，声明为类的友元是必须滴。

4.友元函数和类的成员函数的区别

4.1 成员函数有this指针，而友元函数没有this指针。

4.2 友元函数是不能被继承的，就像父亲的朋友未必是儿子的朋友。

4.3 友元函数不具有交换性，若类B是类A的友元，类A不一定是类B的友元，要看在类中是否有相应的声明

4.4 友元函数不具有传递性，若类B是类A的友元，类C是B的友元，类C不一定是类A的友元，同样要看类中是否有相应的申明

测试：
代码1 定义类的友元函数
class A
{
public:
A(int a, int b)
{
this->x = a;
this->y = b;
}
friend void print(A &);
private:
int x;
int y;
};

void print(A &classA)
{
cout << “A.x = ” << classA.x << ” A.y = ” << classA.y << endl;
}

int main()
{
A classA(2, 2);

print(classA);//友元函数不是当前类的成员函数，不能通过classA.print访问

return 0;
}
代码2 类的成员函数作为另一个类的友元函数

class B;//先声明B，这样A的print的函数声明不会报错

class A
{
public:
A(int a, int b)
{
this->x = a;
this->y = b;
}
void print(B &);
private:
int x;
int y;
};

class B
{
public:
B(int a, int b)
{
this->m = a;
this->n = b;
}
friend void A::print(B &);
private:
int m;
int n;
};
void A::print(B &classB)
{
cout << “B.m = ” << classB.m << ” B.n = ” << classB.n << endl;
}

int main()
{
A classA(2, 2);
B classB(3, 3);

classA.print(classB);

return 0;
}
代码3//运算符重载
class B;

class A
{
public:
A(int a, int b)
{
this->x = a;
this->y = b;
}
void print(B &);
private:
int x;
int y;
};

class B
{
public:
B(int a, int b)
{
this->m = a;
this->n = b;
}
friend void A::print(B &);
friend void operator++(B &);
private:
int m;
int n;
};

class C
{
public:
C(int a, int b)
{
this->p = a;
this->q = b;
}
private:
int p;
int q;
};

void A::print(B &classB)
{
cout << “B.m = ” << classB.m << ” B.n = ” << classB.n << endl;
}

void operator++(B &classB)
{
classB.m++;
classB.n++;
}
int main()
{
A classA(2, 2);
B classB(3, 3);

classA.print(classB);
classB++;
classA.print(classB);

return 0;
}
代码4 //友元类
class B;

class A
{
public:
//将Ａｄｅ构造函数注释掉，否则编译错误　
//A(int a, int b)
//{
// this->x = a;
// this->y = b;
//}
void printData()
{
cout << x << ” ” << y << endl;
}
void print(B &);
friend class C;//C是友元类，C可以访问A的私有成员和函数
private:
int x;
int y;
};

class B
{
public:
B(int a, int b)
{
this->m = a;
this->n = b;
}
friend void A::print(B &);
friend void operator++(B &);
private:
int m;
int n;
};

class C
{
public:
C(int a, int b)
{
ObjA.x = a;
ObjA.y = b;
}
void print()
{
ObjA.printData();
}
private:
A ObjA;
};

void A::print(B &classB)
{
cout << “B.m = ” << classB.m << ” B.n = ” << classB.n << endl;
}

void operator++(B &classB)
{
classB.m++;
classB.n++;
}
int main()
{
A classA;
B classB(3, 3);
C classC(5, 5);

classC.print();

return 0;
}