友元類：讓外部類訪問私有成員

一、什麼是友元類

在C++中，如果一個類需要訪問另一個類的私有成員，通常情況下是不允許的。但是，在一些特殊情況下，我們可能需要允許外部類或者函數訪問私有成員，這就需要使用友元(friend)。

友元類(friend class)指的是能夠訪問當前類私有成員的另一個類。

一個類可以將另一個類聲明為友元類，從而允許該類訪問自己的私有成員。友元類的意義在於增加了程序的靈活性和可讀性，但同時也破壞了封裝性。

二、如何使用友元類

在C++中，可以通過在類定義中使用friend關鍵字來聲明友元類。

  class A {
    friend class B;
    private:
      int a;
  };
  class B {
    public:
      void func(A& obj) {
        obj.a = 10; //B類可以訪問A類的私有變數a
      }
  };

在上面的例子中，類A將類B聲明為友元類，允許類B訪問A類的私有成員a。在類B中的成員函數func中，就可以訪問A類的私有成員a了。

三、友元類的優缺點

優點：

1. 增加程序的靈活性。友元類可以訪問當前類的私有成員，可以在類定義中根據需要聲明多個友元類，從而增加程序的靈活性。

2. 可以提高程序的效率。通過使用友元類，可以減少函數的參數傳遞，從而提高程序的效率。

缺點：

1. 破壞了封裝性。友元類能夠訪問當前類的私有成員，破壞了封裝性，使程序的可讀性降低。

2. 可能導致程序的安全性降低。友元類能夠訪問當前類的私有成員，如果不加限制地使用友元類，可能會導致程序的安全性降低。

四、友元類的使用場景

如前所述，友元類的使用通常會破壞類的封裝性，因此應該盡量避免使用。但在一些特殊情況下，使用友元類是比較合適的，例如：

1. 在構建大型軟體框架時，可能需要允許不同的類之間進行通信，此時使用友元類可以使通信更為方便。

2. 在某些演算法或模板類中，需要訪問其他類的私有成員，此時使用友元類可以使演算法或模板類編寫更加簡單。

總之，友元類應該謹慎使用，只有在確實有必要時才應該使用。

五、總結

友元類是一種特殊的類，它能夠訪問當前類的私有成員。通過使用友元類，可以增加程序的靈活性和效率，但也會破壞類的封裝性，可能會導致程序的安全性降低。在實際應用中，應該根據具體情況謹慎使用。

六、代碼示例

#include <iostream>
using namespace std;

class B; // 正確寫法，在A類定義之前聲明B類

class A {
  friend class B; // 聲明B類為友元類
  private:
    int a;
  public:
    A(int n=0): a(n){}
};

class B {
  public:
    void func(A& obj){
      cout << obj.a << endl; // 在B類中訪問A類的私有成員a
    }
};

int main() {
  A objA(10);
  B objB;
  objB.func(objA);
  return 0;
}