一、友元函数的概念
在C++中，一个类可以将其一些私有成员赋予其它的类或者函数访问权限，称为友元函数。
class A {
private:
int x;
void sayHi() {
std::cout << "Hi, I'm A." << std::endl;
}
friend void B::print(A a);
};
class B {
public:
void print(A a) {
std::cout << a.x << std::endl; // a.x可以访问，因为B是A的友元类
a.sayHi(); // a.sayHi()可以访问，因为B是A::sayHi()的友元函数
}
};
在上面的代码中，A将print函数声明为友元函数，使其可以访问A的私有成员x和sayHi函数。在B的print函数中，也可以调用A的sayHi函数。
二、友元函数的作用
友元函数可以解决某些场景下的访问限制问题。
三、友元函数与运算符重载
另一个常见的友元函数使用场景是运算符重载。在运算符重载中，为了让函数能够访问类的私有数据成员，需要将这个函数声明为类的友元函数。
class Rational {
public:
Rational(int a = 0, int b = 1) : num(a), den(b) {}
friend Rational operator+(Rational r1, Rational r2) {
return Rational(r1.num * r2.den + r2.num * r1.den, r1.den * r2.den);
}
private:
int num;
int den;
};
在上面的代码中，将operator+函数声明为Rational的友元函数，使其可以访问Rational的私有成员num和den。这样，+运算符才能正确地计算两个有理数的和。
四、友元类
除了友元函数，C++还有另一个友元概念：友元类。友元类是指在类中声明另一个类为友元，使其能够访问当前类的私有成员。
class A {
friend class B;
private:
int x;
};
class B {
public:
void print(A a) {
std::cout << a.x << std::endl; // 可以访问A的私有成员x
}
};
在上面的代码中，A将B声明为友元类，使其能够访问A的私有成员x。
五、友元函数的缺点
尽管友元函数有一些好处，但过度使用友元函数会破坏类的封装性，使类中的私有成员变得透明，降低代码的可维护性和可复用性。
六、友元类与继承
当类B是类A的友元类时，B可以访问A的私有成员。如果类C继承类A，且将B声明为其友元类，那么B也可以访问C的私有成员。
class A {
friend class B;
private:
int x;
};
class C : public A {
friend class B;
private:
int y;
};
class B {
public:
void print(A a) {
std::cout << a.x << std::endl; // 可以访问A的私有成员x
}
void print(C c) {
std::cout << c.x << " " << c.y << std::endl; // 可以访问C的私有成员x和y
}
};
七、友元函数的例子：矩阵乘法
友元函数的另一个常见使用场景是在矩阵类中实现矩阵乘法。在矩阵乘法中，需要访问另一个矩阵的私有成员，因此需要将矩阵乘法函数声明为矩阵类的友元函数。
class Matrix {
public:
Matrix(int r = 0, int c = 0) : rows(r), cols(c) {
data = new int[rows * cols];
}
Matrix(const Matrix& m) : rows(m.rows), cols(m.cols) {
data = new int[rows * cols];
std::copy(m.data, m.data + rows * cols, data);
}
~Matrix() {
delete[] data;
}
friend Matrix operator*(const Matrix& m1, const Matrix& m2) {
assert(m1.cols == m2.rows);
Matrix res(m1.rows, m2.cols);
for (int i = 0; i < m1.rows; ++i) {
for (int j = 0; j < m2.cols; ++j) {
int sum = 0;
for (int k = 0; k < m1.cols; ++k) {
sum += m1.data[i * m1.cols + k] * m2.data[k * m2.cols + j];
}
res.data[i * res.cols + j] = sum;
}
}
return res;
}
private:
int rows;
int cols;
int* data;
};
在上面的代码中，将operator*函数声明为Matrix的友元函数，使其可以访问另一个矩阵的私有成员。
原创文章，作者：小蓝，如若转载，请注明出处：https://www.506064.com/n/302055.html
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