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目录

前言

一、友元函数

 二、友元类

 三、友元成员函数

 总结

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前言

        在类创建对象，类的成员存在权限，默认有些成员不能在类外进行访问，但是有特定情况想要访问对象的私有成员，允许一种特殊的访问方式(在类外也可以访问到对象的私有成员)，叫做友元访问，如何能够实现友元访问功能呢，一般我们通过友元函数，友元类，或则友元成员函数来实现，通过友元访问，能够无视private和protected,直接能够访问到不能类外访问的属性，下面我们将来分开描述各种友元来访问类中的属性的实现，以及修改类中值的操作

一、友元函数

        友元函数（friend function）是C++中一种特殊的函数，它可以访问类的私有成员（private）和保护成员（protected），即使它本身不是该类的成员函数。在C++中，类通常封装了数据，使用private和protected访问控制来保护类的内部成员变量和函数。但有时需要让外部函数或其它类能够访问这些私有成员。此时，友元函数可以实现这一目的。

        友元函数虽然能访问类的私有和保护成员，但它并不属于类的成员函数，不能通过类的对象调用它，调用时使用普通的函数调用方式。

        友元函数虽然使得外部函数可以访问类的私有成员，但它也打破了类的封装性。因此，在设计时要谨慎使用友元函数，不要滥用它。

#include <iostream>class Animal {private:int age;        // 动物的年龄double weight;  // 动物的体重public:// 构造函数Animal(int a, double w) : age(a), weight(w) {}// 友元函数声明friend void showAnimalDetails(const Animal& animal);// 成员函数：动物的行为void eat() const {std::cout << "The animal is eating." << std::endl;}void sleep() const {std::cout << "The animal is sleeping." << std::endl;}
};// 友元函数定义
void showAnimalDetails(const Animal& animal) {// 友元函数可以访问类的私有成员std::cout << "Animal Details:" << std::endl;std::cout << "Age: " << animal.age << " years" << std::endl;std::cout << "Weight: " << animal.weight << " kg" << std::endl;
}int main() {// 创建一个 Animal 对象Animal lion(5, 190.5);// 调用友元函数，显示动物的详细信息showAnimalDetails(lion);// 调用动物的行为函数lion.eat();lion.sleep();return 0;
}

 二、友元类

        友元类是指一个类将另一个类声明为友元类，允许该友元类访问它的私有和保护成员。整个友元类中的所有成员函数都可以访问另一个类的私有成员，在下面的代码当中所示：

#include <iostream>// 前向声明类 Dog
class Dog;class Animal {private:int age;        // 动物的年龄double weight;  // 动物的体重public:// 构造函数Animal(int a, double w) : age(a), weight(w) {}// 将 Dog 类声明为友元类friend class Dog;
};// Dog 类定义
class Dog {public:void showAnimalDetails(const Animal& animal) const {// 作为友元类，Dog 可以访问 Animal 的私有成员std::cout << "Animal Details (from Dog):" << std::endl;std::cout << "Age: " << animal.age << " years" << std::endl;std::cout << "Weight: " << animal.weight << " kg" << std::endl;}void bark() const {std::cout << "The dog is barking." << std::endl;}void wagTail() const {std::cout << "The dog is wagging its tail." << std::endl;}
};int main() {// 创建一个 Animal 对象Animal lion(5, 190.5);// 创建一个 Dog 对象Dog myDog;// Dog 对象调用其成员函数，显示 Animal 对象的详细信息myDog.showAnimalDetails(lion);// 调用 Dog 对象的行为函数myDog.bark();myDog.wagTail();return 0;
}

        在这个代码当中，我们将狗这个类用friend标识，标识狗这个类是动物这个类的友元类，狗这个类中的对象可以直接使用动物这个类当中的函数，并且还能访问其私有成员变量。

 三、友元成员函数

        友元成员函数是指一个类的某个成员函数被另一个类声明为友元。这样，只有该成员函数有权限访问该类的私有和保护成员，而不是整个类。

#include <iostream>// 前向声明类 Dog
class Dog;class Animal {private:int age;        // 动物的年龄double weight;  // 动物的体重public:// 构造函数Animal(int a, double w) : age(a), weight(w) {}// 将 Dog 类的 showAnimalDetails 成员函数声明为友元函数friend void Dog::showAnimalDetails(const Animal& animal);
};// Dog 类定义
class Dog {public:void showAnimalDetails(const Animal& animal) const {// 作为友元成员函数，showAnimalDetails 可以访问 Animal 的私有成员std::cout << "Animal Details (from Dog's member function):" << std::endl;std::cout << "Age: " << animal.age << " years" << std::endl;std::cout << "Weight: " << animal.weight << " kg" << std::endl;}void bark() const {std::cout << "The dog is barking." << std::endl;}void wagTail() const {std::cout << "The dog is wagging its tail." << std::endl;}
};int main() {// 创建一个 Animal 对象Animal lion(5, 190.5);// 创建一个 Dog 对象Dog myDog;// 使用 Dog 对象调用 showAnimalDetails 函数，显示 Animal 对象的详细信息myDog.showAnimalDetails(lion);// 调用 Dog 对象的行为函数myDog.bark();myDog.wagTail();return 0;
}

        看上面的代码，我们只是将狗类中的成员函数给用friend进行了标识，表示只有这个成员函数能够访问动物类中的成员，而不是整个狗类都能访问动物类中的成员。

 总结

        友元访问提供了一种便利，当我们不能直接访问其他类中的私有成员时，可以设置友元来进行访问，并且还能通过友元来将其他类中的成员值进行修改；如下：

#include <iostream>// 前向声明类 Dog
class Dog;class Animal {private:int age;        // 动物的年龄double weight;  // 动物的体重public:// 构造函数Animal(int a, double w) : age(a), weight(w) {}// 将 Dog 类的 modifyAnimalDetails 成员函数声明为友元函数friend void Dog::modifyAnimalDetails(Animal& animal, int newAge, double newWeight);// 成员函数：显示动物的详细信息void showDetails() const {std::cout << "Animal Details:" << std::endl;std::cout << "Age: " << age << " years" << std::endl;std::cout << "Weight: " << weight << " kg" << std::endl;}
};// Dog 类定义
class Dog {public:void modifyAnimalDetails(Animal& animal, int newAge, double newWeight) const {// 作为友元成员函数，modifyAnimalDetails 可以修改 Animal 的私有成员animal.age = newAge;animal.weight = newWeight;}void bark() const {std::cout << "The dog is barking." << std::endl;}void wagTail() const {std::cout << "The dog is wagging its tail." << std::endl;}
};int main() {// 创建一个 Animal 对象Animal lion(5, 190.5);// 显示 Animal 对象的初始详细信息std::cout << "Initial ";lion.showDetails();// 创建一个 Dog 对象Dog myDog;// 使用 Dog 对象调用 modifyAnimalDetails 函数来修改 Animal 对象的详细信息myDog.modifyAnimalDetails(lion, 7, 210.0);// 显示 Animal 对象的修改后的详细信息std::cout << "After modification by Dog: ";lion.showDetails();// 调用 Dog 对象的行为函数myDog.bark();myDog.wagTail();return 0;
}