C++（10）——友元

友元

采用类的机制后实现了数据的隐藏与封装，类的数据成员一般定义为私有成员，成员函数一般定义为公有的，依此提供类与外界间的通信接口。
但是，有时需要定义一些函数，这些函数不是类的一部分，但又需要频繁地访问类的数据成员，这时可以将这些函数定义为该类的友元函数。
友元包括

1. 外部函数友元
2. 成员函数友元
3. 类友元。

友元的作用是提高了程序的运行效率（即减少了类型检查和安全性检查等都需要时间开销），但它破坏了类的封装性和隐藏性，使得非成员函数可以访问类的私有成员。

友元的3个特点：

1. 友元关系不能被继承，即若类B是类A的友元，类C是类A的子类，那么类C也不是类B的子类。
2. 友元关系不具有自反性，即若类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。
3. 友元关系不具有传递性。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，也要看类中是否有相应的声明。

下面简单介绍以下不同的友元实现形式：

一、外部函数友元

友元函数是可以直接访问类的私有成员的非成员函数。它是定义在类外的普通函数，它不属于任何类，但需要在类的定义中加以声明，声明时只需在友元的名称前加上关键字friend，其举例如下：

class Object
{
private:
	int value;
public:
	Object(int x) :value(x) {}
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Object& obj);//1
	friend int main();//2
};
ostream& operator<<(ostream& out, const Object& obj)
{
	out << obj.value;
	return out;
}
int main()
{
	Object obja(10);
	cout << obja << endl;//1
	cout << obja.value << endl;//2主函数访问value在类中定义友元
}

   一个函数可以是多个类的友元函数，只需要在各个类中分别声明。
   友元函数的调用与一般函数的调用方式和原理一致。

二、成员函数友元

class Object;//先声明方便下面类的编译
class Base
{
private:
	int sum;
public:
	Base(int x = 0) :sum(x) {}
	void fun(Object&);
};
class Object
{
private:
	int value;
public:
	Object(int x) :value(x) {}
	friend void Base::fun(Object& obj);//将Base中的成员函数设计成友元函数，从而访问该类的属性
};

void Base::fun(Object& obj)
{
	obj.value += sum;
}
int main()
{
	Base base(10);
	Object obja(20);
	base.fun(obja);
	return 0;
}

三、友元类 ：

友元类的所有成员函数都是另一个类的友元函数，都可以访问另一个类中的隐藏信息（包括私有成员和保护成员）。
当希望一个类可以存取另一个类的私有成员时，可以将该类声明为另一类的友元类。

friend class 类名;

其中：类名必须是程序中的一个已定义过的类。
例如，以下语句说明类B是类A的友元类：

class Base;
class Object
{
private:
	int value;
public:
	Object(int x = 0):value(x){}
	void fun(Base & x);
	void show(const Base & x )
};
class Base
{
	friend class Object;//此时Object的方法就可以访问Base的 共有私有以及保护属性
private:
	int num;
public:
	Base(int x = 0):num(x){}
};
void Object::fun(Base &x)
{
	x.num += 10;
}
void Object::show(Base &x)
{
	cout<<x.num<<endl;
}

注意：如果将类的封装比喻成一堵墙的话，那么友元机制就像墙上了开了一个门，那些得到允许的类或函数允许通过这个门访问一般的类或者函数无法访问的私有属性和方法。友元机制使类的封装性得到消弱，所以使用时一定要慎重。
友元声明可以放在类的私有部分，也可以放在公有部分，它们是没有区别的，都说明是该类的一个友元。