【C++】类和对象--友元机制

封装性要求私有成员对外隐藏，但有时又需要给予特定外部函数或类访问特权。C++用friend关键字提供了一种有控制的封装突破方式——友元。

友元函数

在类内部使用friend关键字声明的外部函数，称为该类的友元函数。它的特征如下：

• 不是类的成员函数，但是可以访问类的私有和保护成员。
• 没有this指针，不能使用const修饰（const修饰成员函数本质是修饰this）。
• 可以在类内部的任何位置声明（不受访问限定符影响）。

一个典型的应用场景是重载流插入operator<<和流提取operator>>。因为这两个运算符的左操作数是ostream或istream，若重载为成员函数，左操作数只能是本类对象，就必须写成d << cout，不符合习惯。因此将它们重载为全局函数，并在类中声明为友元以访问私有成员。

classDate{friendostream&operator<<(ostream&out,constDate&d);friendistream&operator>>(istream&in,Date&d);public:Date(intyear=1900,intmonth=1,intday=1):_year(year),_month(month),_day(day){}private:int_year,_month,_day;};ostream&operator<<(ostream&out,constDate&d){out<<d._year<<"年"<<d._month<<"月"<<d._day<<"日";returnout;}istream&operator>>(istream&in,Date&d){in>>d._year>>d._month>>d._day;returnin;}

使用友元时需谨慎，它增加了类与外界的耦合。只在确实需要直接访问私有成员时使用，例如运算符重载、紧密相关的辅助功能等。

友元类

一个类可以将另一个类声明为自己的友元类，此时友元类的所有成员函数都可以访问该类的私有和保护成员。

classTime{friendclassDate;// Date 可以访问 Time 的私有成员public:Time(inthour=0,intminute=0,intsecond=0):_hour(hour),_minute(minute),_second(second){}private:int_hour,_minute,_second;};classDate{public:Date(intyear=1,intmonth=1,intday=1){_t._hour++;// 直接访问 Time 的私有成员}voidSetTimeOfDate(inthour,intminute,intsecond){_t._hour=hour;_t._minute=minute;_t._second=second;}private:int_year,_month,_day;Time _t;};

友元关系的几个特点：

• 单向性：上述例子中，Date可以访问Time的私有成员，反之不行。
• 不可传递：若A是B的友元，B是C的友元，A并不是C的友元。
• 不可继承：友元关系不会被子类继承。

友元打破了封装，应该“少而精”。在需要高内聚但又有少量外部需要深度协作的场景下，它是最佳选择。