本系列 C++ 相关文章 仅为笔者学习笔记记录，用自己的理解记录学习！C++ 学习系列将分为三个阶段：基础篇、STL 篇、高阶数据结构与算法篇，相关重点内容如下：
- 基础篇：类与对象（涉及C++的三大特性等）；
- STL 篇：学习使用 C++ 提供的 STL 相关库；
- 高阶数据结构与算法篇： 手动实现自己的 STL 库 及 设计实现高阶数据结构，如 B树、B+树、红黑树等。
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本期内容：【C++ 基础篇：21】：友元四连问：什么是友元？友元类？友元函数？什么时候用友元？
目录：
1. 友元的基本认识
2. 友元函数
- - 2.1 友元函数基本使用情形
- - 2.2 cout / cin 的重载结构写法
- - 2.3 友元函数的使用注意点
3. 友元类
- - 3.1 友元类的基本认识
- - 3.2 示例 + 图示：说明友元类
4. 什么时候用友元？
5. 相关文章推荐
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1. 友元的基本认识
友元提供了一种突破封装的方式，有时提供了便利。但是友元会增加耦合度，破坏了封装，所以友元不宜多用。
友元分为：友元函数、友元类；声明时的关键字：friend
2. 友元函数
2.1 友元函数基本使用情形
- 多用于实现 「流输入/流输出」 重载 cout / cin 。
由于在重载 cout / cin 过程中，若重载在类的内部，类中第一个参数默认是 this 指针，在重载之后就会造成 this 指针作为左操作数，与实际的 cout / cin 用法向违背！
实际中，cout / cin 的第一个参数应该是形参对象！所以不能在类的内部声明定义对应的重载！解决方式就是声明定义为全局函数；
但是接踵而来的问题是：类外无法访问类中的成员变量！【此时，友元就起到了一个很好的作用！】
2.2 cout / cin 的重载结构写法
cout / cin 的重载结构写法如下：【注：由于使用频率高，通常会声明为内联函数】（后续会再讲，此处仅做了解）
// xxx.h
class A{
public:
friend ostream& operator << (ostream& _cout, const A& a);
friend istream& operator >> (istream& _cin, A& a);
};
inline ostream& operator<< (ostream& _cout, const A& a){
_cout << ... << ... << ...;
return _cout;
}
inline istream& operator>> (istream& _cin, A& a){
_cin >> ... >> ... >> ...;
return _cin;
}
2.3 友元函数的使用注意点
友元函数可以直接访问类的私有成员，它是定义在类外部的普通函数，不属于任何类，但需要在类的内部声明，声明时需要加friend关键字。
- 友元函数可访问类的私有和保护成员，但不是类的成员函数。
- 友元函数不能用 const 修饰。
- 友元函数可以在类定义的任何地方声明，不受类访问限定符限制。
- 一个函数可以是多个类的友元函数。
- 友元函数的调用与普通函数的调用原理相同。
3. 友元类
3.1 友元类的基本认识
友元类的所有成员函数都可以是另一个类的友元函数，都可以访问另一个类中的非公有成员。
- 友元关系是单向的，不具有交换性。【比如 Time 类和 Date 类，在Time 类中声明 Date 类为其友元类，那么可以在 Date 类中直接访问 Time类的私有成员变量，但想在 Time 类中访问 Date 类中私有的成员变量则不行。】
- 友元关系不能传递【如果 C 是 B 的友元， B 是 A 的友元，则不能说明C 时 A 的友元】
- 友元关系不能继承，在继承位置再给大家详细介绍。
3.2 示例 + 图示：说明友元类
图示在代码后面！
#include<iostream>
using std::cout;
using std::endl;
class Time
{
friend class Date; // 声明日期类为时间类的友元类，则在日期类中就直接访问Time类中的私有成员变量
public:
Time(int hour = 0, int minute = 0, int second = 0)
: _hour(hour)
, _minute(minute)
, _second(second)
{}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
void PrintTime() {
cout << _hour << ":" << _minute << ":" << _second << endl;
}
};
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
void SetTimeOfDate(int hour, int minute, int second)
{
// 直接访问时间类私有的成员变量
_t._hour = hour;
_t._minute = minute;
_t._second = second;
}
void PrintTime() {
_t.PrintTime(); // 直接访问 Time 类的成员函数
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
Time _t;
};
int main() {
// 直接构造一个默认的日期类
Date d1;
d1.PrintTime();
d1.SetTimeOfDate(22, 21, 20);
d1.PrintTime();
return 0;
}
注：若不是友元关系，以上形式只能访问公有成员！即不存在图中的调用关系而直接报错！
4. 什么时候用友元？
回忆什么是友元，它的作用是？：友元提供了一种突破封装的方式，有时提供了便利。但是友元会增加耦合度，破坏了封装，所以友元不宜多用。
如上友元函数和友元类的示例简单总结：
- 需要重载 流输入 / 流输出 时！（cout / cin）；
- 某个类需要访问另一个具有一定关系的类的成员变量时使用。【说白了就是要突破类封装的限制时使用】
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