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。
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。
#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;
}
