C++ friend 友元

原则上，类的私有和受保护成员不能从声明它们的同一类外部访问。但是，此规则不适用于友元friends。以 friend关键字修饰的函数或类称为友元函数或友元类。

友元函数

友元函数是可以直接访问类的私有成员的非成员函数。它是定义在类外的普通函数，它不属于任何类，但需要在类的定义中加以声明，声明时只需在友元的名称前加上关键字friend，其格式如下：

friend 类型 函数名(形式参数);

友元函数的声明可以放在类的私有部分，也可以放在公有部分，它们是没有区别的，都说明是该类的一个友元函数。一个函数可以是多个类的友元函数，只需要在各个类中分别声明。友元函数的调用与一般函数的调用方式和原理一致。

友元类

友元类的所有成员函数都是另一个类的友元函数，都可以访问另一个类中的隐藏信息（包括私有成员和保护成员）。当希望一个类可以存取另一个类的私有成员时，可以将该类声明为另一类的友元类。定义友元类的语句格式如下：

friend class 类名;

其中：friend和 class是关键字，类名必须是程序中的一个已定义过的类。综合例子：

using namespace std;

class Square;
class Rectangle
{
private:
    int m_nWidth;
    int m_nHeight;
public:
    Rectangle() {}
    Rectangle (int nX, int nY) : m_nWidth(nX), m_nHeight(nY) {}
    int area() {return m_nWidth * m_nHeight;}
    friend Rectangle duplicate (const Rectangle&);   // friend functions
    void convert (Square a);
};

Rectangle duplicate(const Rectangle& param)
{
    Rectangle res;
    res.m_nWidth = param.m_nWidth*2;
    res.m_nHeight = param.m_nHeight*2;
    return res;
}

class Square
{
    friend class Rectangle;                            // friend
private:
    int side;
public:
    Square(int a) : side(a) {}
};

void Rectangle::convert(Square a)
{
    m_nWidth = a.side;
    m_nHeight = a.side;
}

int main () {
    Rectangle foo;
    Rectangle bar(2,3);
    foo = duplicate(bar);
    cout << foo.area() << endl;

    Rectangle rect;
    Square sqr(4);
    rect.convert(sqr);
    cout << rect.area() << endl;

    return 0;
}

说明：duplicate函数为类 Rectangle的一个友元函数，可以访问该类的不同对象的私有成员 m_nWidth和 m_nHeight，形式上看，duplicate声明为该类的一个成员函数，但是其仅仅有该类私有成员的访问权限而已，并不是该类的一个成员函数！类Rectangle为类Square的一个友元类，则允许类Rectangle的成员函数可以访问类Square的私有或保护成员。使用友元类时注意：

1. 友元关系不能被继承。
2. 友元关系是单向的，不具有交换性。若类 B 是类 A 的友元，类 A 不一定是类 B 的友元，要看在类中是否有相应的声明。
3. 友元关系具有非传递性。若类 B 是类 A 的友元，类 C 是 B 的友元，类 C 不一定是类 A 的友元，同样要看类中是否有相应的声明。