對c++友元函數和友元類的了解

1，友元函數的定義和作用

我們已知道類具有封裝和資訊隐藏的特性。隻有類的成員函數才能通路類的私有成員，程式中的其他函數是無法通路私有成員的。非成員函數可以通路類中的公有成員，但是如果将資料成員都定義為公有的，這又破壞了隐藏的特性。另外，應該看到在某些情況下，特别是在對某些成員函數多次調用時，由于參數傳遞，類型檢查和安全性檢查等都需要時間開銷，而影響程式的運作效率。

為了解決上述問題，提出一種使用友元的方案。友元是一種定義在類外部的普通函數，但它需要在類體内進行說明，為了與該類的成員函數加以差別，在說明時前面加以關鍵字friend。友元不是成員函數，但是它可以通路類中的私有成員。友元的作用在于提高程式的運作效率（即減少了類型檢查和安全性檢查等都需要的時間開銷），但是，它破壞了類的封裝性和隐藏性，使得非成員函數可以通路類的私有成員。

2，上述的通路不是直接通路，對于普通私有成員變量是通過對象通路，對于私有靜态變量是通過類通路。

為什麼不能直接通路呢？

先了解一下為什麼成員函數可以直接通路成員變量？

成員函數能夠通路類的成員變量是因為傳遞了指向目前對象的this指針，它如果通路資料成員對其操作是this指向的對象的資料成員，是有實際意義的 。

友元函數不是成員函數，沒有傳遞隐藏的this指針，隻能間接通路。

這點其實和靜态成員函數一樣，靜态成員函數也是沒有this指針的，是以它隻能通路靜态成員變量或者通過對象通路非靜态成員變量。

例子：

class Rect  
{  
public:  
	Rect()      // 構造函數，計數器加1  
	{  
		count++;  
	}  
	//Rect(const Rect& r)
	//{
	//	width = r.width;
	//	height = r.height;
	//	count++;
	//}
	~Rect()     // 析構函數，計數器減1  
	{  
		count--;  
	}  
	static int getCount()       // 傳回計數器的值  
	{  
		return count;  
	} 
	friend int get();
private:  
	int width;  
	int height;  
	static int count;       // 一靜态成員做為計數器  
};  

int Rect::count = 0;        // 初始化計數器  
int get()
{
	return Rect::count;//友元函數通過類通路私有靜态成員變量
}
int main()  
{  
	Rect rect1;  
	cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl;//通過類通路公有靜态成員函數，輸出1  

	Rect rect2(rect1);   // 使用rect1複制rect2，此時應該有兩個對象  
	cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl; //輸出1
	cout << get() << endl;//輸出1
	//cout << Rect::count << endl;//不能編譯通過，不能通路私有成員
	system("pause");
	return 0;  
}  
           

3，類和類之間的友元關系不能繼承。

下邊轉載自：

http://blog.csdn.net/shandianling/article/details/7469361

C++ Primer中有如下描述：友元關系不能繼承。基類的友元對派生類的成員沒有特殊通路

權限。如果基類被授予友元關系，則隻有基類具有特殊通路權限，該基類的派生類不能通路授予友元關系的類。

 然而通過實踐發現，VS編譯器并沒有安裝上述描述來處理，下面的規則與上述描述相悖，卻符合VS編譯器的處理規則。

注：有待通過g++編譯器來驗證。

1 友元類的繼承問題

1.1 A類的友元B的派生類C 不能通路A類的private或protect成員變量。但可以通過B提供的接口來通路A。(廢話肯定可以)

[cpp]  view plain  copy

1. #include <iostream>   
2. using namespace   std;   
3. class B;   
4. class A   
5. {   
6.     int a;   
7. public:   
8.     A(int x=0) { a=x; }   
9.     friend class B;   
10. };   
11. class B   
12. {   
13.     int b;   
14. public:   
15.     void fun(A& ob){ cout << ob.a << endl;}   
16. };   
17. class C:public B  
18. {   
19. public:   
20.     //void fun2(A& ob){ cout <<ob.a <<endl;}   //派生類新加的函數卻不能通路A，此句會報錯  
21. };   
22. void   main()   
23. {   
24.     A a(55);   
25.     C c;   
26.     c.fun(a); //C是B的派生類   通過基類B的函數fun仍然可以通路   
27. }   

1.2.  Base的友元可以通過Base的派生類Drived通路Base的private，protect成員變量，但不能通路Drived的private，protect成員變量。（這一點似乎與《C++ primer》裡說的有點沖突）

個人了解：Drived的對象本身就包含Base，Base的友元Frnd自然就可以通路Base的部分。

[cpp]  view plain  copy

1. #include <iostream>   
2. using namespace std;   
3. class Base   
4. {   
5.     int m_a;   
6. public:   
7.     Base(int x=0){ m_a=x; }   
8.     friend class Frnd;   
9. };   
10. class Drived:public Base   
11. {   
12. private:  
13.     int m_c;  
14. public:   
15.     Drived(int x):Base(x){m_c=x;}   
16. };  
17. class Frnd   
18. {  
19. public:   
20.     void fun(Base& ob) { cout <<ob.m_a << endl; }   
21.     void fun2(Drived& ob)   
22.     {  
23.         cout << ob.m_a<<endl;  
24.         //cout <<ob.m_c<<endl; //編譯錯誤  
25.     }   
26. };   
27. int main()   
28. {   
29.     Drived d(1);   
30.     Frnd f;   
31.     f.fun(d);   
32.     f.fun2(d);  
33.     system("pause");  
34.     return 0;  
35. }   

3 友元類的傳遞問題

A的友元是B，B的友元是C，那A的友元是C？　不是，友元類不具有傳遞性。