為什么要使用友元函數
在實現類之間數據共享時，減少系統開銷，提高效率。如果類A中的函數要訪問類B中的成員（例如：智能指針類的實現），那么類A中該函數要是類B的友元函數。具體來說：為了使其他類的成員函數直接訪問該類的私有變量。即：允許外面的類或函數去訪問類的私有變量和保護變量，從而使兩個類共享同一函數。
實際上具體大概有下面兩種情況需要使用友元函數：（1）運算符重載的某些場合需要使用友元。（2）兩個類要共享數據的時候。
使用友元函數的優缺點
優點：能夠提高效率，表達簡單、清晰。
缺點：友元函數破環了封裝機制，盡量不使用成員函數，除非不得已的情況下才使用友元函數。
C++中的友元機制允許類的非公有成員被一個類或者函數訪問，友元按類型分為三種：普通非類成員函數作為友元,類的成員函數作為友元，類作為友元。友元包括友元的聲明以及友元的定義。友元的聲明默認為了extern，就是說友元類或者友元函數的作用域已經擴展到了包含該類定義的作用域，所以即便我們在類的內部定義友元函數也是沒有關系的。
友元可以是一個函數，該函數被稱為友元函數；友元也可以是一個類，該類被稱為友元類。友元函數的特點是能夠訪問類中的私有成員的非成員函數。友元函數從語法上看，它與普通函數一樣，即在定義上和調用上與普通函數一樣。
友元函數的實現可以在類外定義，但必須在類內部聲明
友元函數是可以直接訪問類的私有成員的非成員函數。它是定義在類外的普通函數，它不屬于任何類，
但需要在類的定義中加以聲明，聲明時只需在友元的名稱前加上關鍵字friend。
我們已知道類具有封裝和信息隱藏的特性。只有類的成員函數才能訪問類的私有成員，程序中的其他函數是無法訪問私有成員的。非成員函數可以訪問類中的公有成員，但是如果將數據成員都定義為公有的，這又破壞了隱藏的特性。另外，應該看到在某些情況下，特別是在對某些成員函數多次調用時，由于參數傳遞，類型檢查和安全性檢查等都需要時間開銷，而影響程序的運行效率。
為了解決上述問題，提出一種使用友元的方案。友元是一種定義在類外部的普通函數，但它需要在類體內進行說明，為了與該類的成員函數加以區別，在說明時前面加以關鍵字friend。友元不是成員函數，但是它可以訪問類中的私有成員。友元的作用在于提高程序的運行效率（即減少了類型檢查和安全性檢查等都需要的時間開銷），但是，它破壞了類的封裝性和隱藏性，使得非成員函數可以訪問類的私有成員。
1.普通的非成員函數友元
#include "cmath" #include "iostream" using namespace std; class Point { public: Point(double xx,double yy) { x=xx; y=yy; } void GetXY(); friend double Distance(Point &a,Point &b); protected: private: double x,y; }; void Point::GetXY() { //cout<<"("<<this->x<<","<<this->y<<")"<<endl; cout<<"("<<x<<","<<y<<")"<<endl; } double Distance(Point &a,Point &b) { double length; length=sqrt((a.x-b.x)*(a.x-b.x)+(a.y-b.y)*(a.y-b.y)); //它可以引用類中的私有成員 return length; } int main(void) { Point p1(3.0,4.0),p2(6.0,8.0); p1.GetXY(); //成員函數的調用方法，通過使用對象來調用 p2.GetXY(); double d = Distance(p1,p2); //友元函數的調用方法，同普通函數的調用一樣，不要像成員函數那樣調用 cout<<d<<endl; system("pause"); return 0; } 說明：在該程序中的Point類中說明了一個友元函數Distance()，它在說明時前邊加friend關鍵字，標識它不是成員函數，而是友元函數。它的定義方法與普通函數定義一樣，而不同于成員函數的定義，因為它不需要指出所屬的類。但是，它可以引用類中的私有成員，函數體中的a.x，b.x，a.y，b.y都是類的私有成員，它們是通過對象引用的。在調用友元函數時，也是同普通函數的調用一樣，不要像成員函數那樣調用。本例中，p1.Getxy()和p2.Getxy()這是成員函數的調用，要用對象來表示。而Distance(p1, p2)是友元函數的調用，它直接調用，不需要對象表示，它的參數是對象。(該程序的功能是已知兩點坐標，求出兩點的距離。)
下面對上面的代碼進行輸入、輸出流的重載：
#include <cmath> #include <iostream> using namespace std; class Point { public: Point(double xx,double yy) { x=xx; y=yy; } void GetXY(); friend double Distance(Point &a,Point &b); friend ostream &operator <<(ostream &a,Point &b); protected: private: double x,y; }; // friend ostream& operator<<(ostream& o,A& another); ostream &operator <<(ostream &out,Point &b) //在類中聲明的時候，可以是ostream &a，函數定義的時候也可以是ostream &out { out<<"("<<b.x<<","<<b.y<<")"<<endl; return out; } void Point::GetXY() { //cout<<"("<<this->x<<","<<this->y<<")"<<endl; //cout<<"("<<x<<","<<y<<")"<<endl; cout<<*this; } double Distance(Point &a,Point &b) { double length; length=sqrt((a.x-b.x)*(a.x-b.x)+(a.y-b.y)*(a.y-b.y)); return length; } int main(void) { Point p1(3.0,4.0),p2(6.0,8.0); p1.GetXY(); p2.GetXY(); double d = Distance(p1,p2); cout<<d<<endl; system("pause"); return 0; } 2.類作為友元
類作為友元需要注意的是友元類和原始類之間的相互依賴關系，如果在友元類中定義的函數使用到了原始類的私有變量，那么就需要在友元類定義的文件中包含原始類定義的頭文件。但是在原始類的定義中（包含友元類聲明的那個類），就不需要包含友元類的頭文件.
另外，不需要在類定義前去聲明友元類，因為友元類的聲明自身就是一種聲明。
//A.h #pragma once #include <iostream> using namespace std; class A { //friend class B; //如果不寫這句話將會出現編譯錯誤 public: ~A(void); A(); private: int m_nItem; }; //A.cpp #include "A.h" A::A() { m_nItem =3; } A::~A(void) { } //B.h #pragma once class B { public: B(void); ~B(void); int func(); }; //B.cpp #include "StdAfx.h" #include "B.h" #include "A.h" //must include A.h #include <iostream> B::B(void) { } B::~B(void) { } int B::func() { cout<<"This is in B"<<endl; A a; return a.m_nItem; } 3.類成員函數作為友元函數
這個稍微有點復雜，因為你要類成員函數作為友元，你在聲明友元的時候要用類限定符，所以必須先定義包含友元函數的類，但是在定義友元的函數時候，又必須事先定義原始類。通常的做法先定義包含友元函數的類，再定義原始類，這個順序不能亂。(如果是友元類，則沒有這種這種必須)如下面所示：
//A.h #pragma once #include "B.h" class A { friend int B::func(A xx); public: A(void):mx(20),my(30){} ~A(void){} private: int mx; int my; }; //B.h #pragma once class A; class B { public: B(void); ~B(void); int func(A xx); }; //B.cpp #include "B.h" #include "A.h" B::B(void) { } B::~B(void) { } int B::func(A xx) { return xx.mx * xx.my; } //main.cpp #include "A.h" #include "B.h" #include <iostream> using namespace std; void main() { A a; B b; cout<<b.func(a)<<endl; system("pause"); } 4. 友元不具有相互性，只具有單項性
若類B是類A的友元，類A不一定是類B的友元，要看在類中是否有相應的聲明。
5. 友元不能被繼承
B是A的友元類，C是B的子類，推不出C是A的友元
6. 友元不具有傳遞性
B是A的友元，C是B的友元，推不出C是A的友元
7. 友元函數的使用技巧
在用C++實現單例模式時，可以利用友元函數實例化對象。然后把類的構造函數和析構函數都設計成私有函數。
class CMySingleton { public: friend CMySingleton& InstanceMEC(); private: CMySingleton() {}; CMySingleton(const CMySingleton &lxSington) {}; ~CMySingleton(){}; }; CMySingleton& InstanceMEC() { //因為函數InstanceMEC()是類ClxSingletonMEC的友元函數，所以可以訪問類所有的成員函數.所以不會有編譯錯誤 static CMySingleton Instance; return Instance; } 以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持武林網。
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