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c++中如何使用友元函数_C++友元(friend)函数与友元类详解

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发布： 2025-09-22 18:31:01

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友元允许非成员函数或类访问私有和保护成员，如Box类中用friend声明calculateVolume函数可访问其私有数据，Display类被声明为Storage的友元后能直接读取其私有成员，但此关系单向且不可传递，虽便于协作（如运算符重载、测试），但应慎用以避免破坏封装性。

c++中如何使用友元函数_c++友元(friend)函数与友元类详解

在C++中，友元（friend）是一种特殊的机制，允许某个函数或类访问另一个类的私有（private）和保护（protected）成员。虽然封装是面向对象编程的核心原则之一，但在某些场景下，我们仍需要让外部函数或类与当前类进行深度协作，这时友元就派上了用场。

什么是友元函数

友元函数不是类的成员函数，但它被声明为类的“朋友”，因此可以访问该类的所有成员，包括 private 和 protected 成员。

友元函数通过在类内部使用 friend 关键字来声明，它可以是全局函数，也可以是其他类的成员函数。

示例：定义一个简单的类并使用友元函数

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假设有一个 Box 类，包含长、宽、高三个私有成员，我们希望用一个全局函数计算其体积：

class Box {
private:
    double length;
    double width;
    double height;
<p>public:
Box(double l, double w, double h) : length(l), width(w), height(h) {}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>// 声明友元函数
friend double calculateVolume(const Box& b);

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};

// 友元函数的实现 double calculateVolume(const Box& b) { return b.length b.width b.height; // 可以直接访问私有成员 }

在这个例子中，calculateVolume 不是 Box 的成员函数，但由于被声明为友元，它可以访问 Box 的私有数据。

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友元函数的特点

友元函数不属于类的作用域，不能用对象调用（如 box.calculateVolume()）
它可以在类定义中的任何位置（public、private、protected）声明，效果相同
友元关系不具备传递性：A 是 B 的友元，B 是 C 的友元，不代表 A 是 C 的友元
友元关系是单向的：若函数 f 是类 A 的友元，并不意味 A 是 f 的友元

友元类（Friend Class）

除了函数，整个类也可以被声明为另一个类的友元。这意味着该类的所有成员函数都可以访问目标类的私有和保护成员。

示例：友元类的使用

设想两个类： Storage 存储数据，Display 负责显示数据，我们希望 Display 能直接访问 Storage 的私有成员。

class Storage {
private:
    int secretValue;
    double bonus;
<p>public:
Storage(int sv, double b) : secretValue(sv), bonus(b) {}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>// 声明 Display 为友元类
friend class Display;

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};

class Display { public: void showData(const Storage& s) { std::cout << "Secret: " << s.secretValue << ", Bonus: " << s.bonus << std::endl; } };

此时，Display 类中的所有成员函数都能访问 Storage 的私有成员。注意，这种关系是单向的 —— Storage 并不能访问 Display 的私有内容。