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c++友元函数和友元类怎么使用

爱谁谁

发布： 2025-04-20 08:48:01

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友元函数和友元类在c++++中用于打破封装性，允许非成员函数或其他类访问私有或保护成员。1) 友元函数通过在类中使用friend关键字声明，允许非成员函数访问类的私有和保护成员。2) 友元类同样使用friend关键字声明，使其成员函数可以访问另一个类的私有和保护成员。

c++友元函数和友元类怎么使用

在C++中，友元函数和友元类是一种打破封装性，允许非成员函数或其他类访问私有或保护成员的机制。让我们深入了解一下如何使用它们，以及在实际编程中需要注意的优劣和踩坑点。

引言

今天我们要聊的是C++中一个非常有趣的特性——友元函数和友元类。为什么有趣呢？因为它们就像是你家里的一把备用钥匙，允许你给一些特殊的朋友访问你家里那些平时不开放的角落。通过这篇文章，你将学会如何正确地使用友元函数和友元类，以及它们在实际项目中的应用和注意事项。

基础知识回顾

在C++中，类封装性是面向对象编程的核心概念之一，它允许我们将数据和操作数据的方法封装在一个单一的单元内。然而，有时候我们需要一些外部函数或类访问这些私有或保护的成员，这就是友元函数和友元类派上用场的地方。

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友元函数是一个非成员函数，允许它访问类的私有和保护成员。友元类则是一个类，允许其成员函数访问另一个类的私有和保护成员。

核心概念或功能解析

友元函数的定义与作用

友元函数的定义很简单，只需要在类定义中使用friend关键字声明即可。它的作用是允许一个非成员函数访问类的私有和保护成员，这在一些特定的场景下非常有用，比如运算符重载。

Delphi语言参考中文WORD版

本文档主要讲述的是Delphi语言参考；Delphi是一种结构化、面向对象，类型强健，编译执行的高级语言,其object pascal的语法规范具有易读性好、编译快速、多单元的模块化程序设计等优点。 Delphi技术Borland的组件框架和快速开发环境。大多数情况下，本语法指引假设你使用的是Borland的开发工具。希望本文档会给有需要的朋友带来帮助；感兴趣的朋友可以过来看看

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class MyClass {
private:
    int value;

public:
    MyClass(int v) : value(v) {}

    // 声明友元函数
    friend void friendFunction(MyClass& obj);
};

// 友元函数的定义
void friendFunction(MyClass& obj) {
    // 可以访问私有成员
    std::cout << "Value: " << obj.value << std::endl;
}

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友元类的定义与作用

友元类同样使用friend关键字声明，但这次是在类定义中声明另一个类为友元类。这样，友元类的所有成员函数都可以访问被声明类中的私有和保护成员。

class MyClass {
private:
    int value;

public:
    MyClass(int v) : value(v) {}

    // 声明友元类
    friend class FriendClass;
};

class FriendClass {
public:
    void accessMyClass(MyClass& obj) {
        // 可以访问私有成员
        std::cout << "Value: " << obj.value << std::endl;
    }
};

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工作原理

友元函数和友元类的工作原理在于编译器会识别friend关键字，并允许友元函数或友元类的成员函数访问私有和保护成员。友元关系不是对称的，也不是传递的，这意味着如果A是B的友元，B不一定是A的友元，C也不是A或B的友元，除非明确声明。

在实现上，友元函数和友元类并没有改变类的封装性，它们只是在编译时允许特定的函数或类访问私有成员。这种机制在某些情况下可以提高代码的灵活性，但也需要谨慎使用，以免破坏类的封装性。

使用示例

友元函数的基本用法

让我们来看一个实际的例子，假设我们想要重载<<运算符来输出类的私有成员。我们可以使用友元函数来实现这个功能。

#include <iostream>

class MyClass {
private:
    int value;

public:
    MyClass(int v) : value(v) {}

    // 声明友元函数
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const MyClass& obj);
};

// 友元函数的定义
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const MyClass& obj) {
    os << "Value: " << obj.value;
    return os;
}

int main() {
    MyClass obj(10);
    std::cout << obj << std::endl; // 输出: Value: 10
    return 0;
}

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友元类的基本用法

假设我们有一个Container类，我们希望一个Iterator类可以访问Container的私有成员来实现迭代功能。我们可以将Iterator类声明为Container的友元类。

#include <iostream>
#include <vector>

class Container {
private:
    std::vector<int> data;

public:
    Container(std::initializer_list<int> list) : data(list) {}

    // 声明友元类
    friend class Iterator;
};

class Iterator {
private:
    const Container* container;
    size_t index;

public:
    Iterator(const Container* c) : container(c), index(0) {}

    bool hasNext() const {
        return index < container->data.size();
    }

    int next() {
        if (hasNext()) {
            return container->data[index++];
        }
        throw std::out_of_range("No more elements");
    }
};

int main() {
    Container c = {1, 2, 3, 4, 5};
    Iterator it(&c);

    while (it.hasNext()) {
        std::cout << it.next() << " ";
    }
    std::cout << std::endl; // 输出: 1 2 3 4 5

    return 0;
}

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