C++中友元函数（friend）解析

 文章转自公众号：Coder梁（ID：Coder_LT）

我们知道C++控制对象的私有部分的访问，只能通过公共的接口。这样的设计当然没错，但有的时候也会显得过于严格，产生一些问题。

因此C++提供了另外一种形式的访问权限，叫做友元（friend）。

友元有三种，分别是友元函数、友元类和友元成员函数。

通过让函数成为类的友元，可以赋予该函数与类成员函数一样的访问权限，也就是说我们可以在友元函数当中访问类的私有成员变量。

在介绍友元函数的使用之前，我们需要先了解为什么需要友元函数。C++ Primer中给了一个非常不错的例子，在之前运算符重载的例子当中，我们实现了一个类Time。用来记录时间，假设我们需要重载它的*运算符，能够允许一个时间对象和一个浮点数相乘。

很明显，我们只需要重载运算符*即可：

Time Time::operator*(const double x) {
    // todo
}

我们在使用的时候大概是这样：

Time a, b;
a = b * 32.5;

但是这里有一个小问题，我们写成a = b * 32.5;可以，但如果反过来写成32.5 * b就不行了。因为对于b * 32.5来说本质上是b调用了operator*函数，等价于a = b.opeartor*(32.5);。但后者就不行了，要怎么解决呢，只能另外实现一个函数来解决了，这个函数有两个input，分别是double和Time类型，返回一个Time类型。

Time operator*(double m, const Time &t);

但这又有了新的问题，由于这不是一个成员函数，不能直接访问类的私有数据。为了破例让它能够访问，我们需要将它设置成友元。

创建友元的方法很简单，我们只需要在函数签名之前加上关键字friend。

friend Time operator*(double m, const Time &t);

它有两个含义：

• 它不是成员函数，因此不能使用成员函数运算符来调用
• 它与成员函数的访问权限相同，即可以访问所有private和public数据

由于友元函数不是成员函数，所有我们在实现的时候不需要使用Time::限定符，也不用在实现当中加上关键字friend，

函数的实现如下：

Time operator*(double m, const Time &t) {
    Time result;
    long totalminutes = t.hours * m * 60 + t.minutes * m;
    result.hours = totalminutes / 60;
    result.minutes = totalminutes % 60;
    return result;
}

我们在函数当中直接访问了hours和minutes成员变量，因此函数必须是友元函数。

当然我们可以把函数稍微变换一下，就可以不必是友元函数了：

Time operator*(double m, const Time &t) {
    return t * m; //  调用了t.operator*(m)
}

在这个函数当中，我们没有显式地访问私有变量，因此可以不必是友元。