友元函数可访问类的私有成员，通过friend关键字声明，用于运算符重载、跨类数据共享等场景，如重载<<输出Point对象；但会破坏封装性，应谨慎使用。
在c++中，友元函数（friend function）是一种特殊的机制，它允许一个非成员函数访问类的私有（private）和保护（protected）成员。正常情况下，类外的函数无法直接访问这些受限制的成员，但通过将某个函数声明为“友元”，就可以打破这种封装限制。
友元函数的定义方式
友元函数不是类的成员函数，但它可以在类内部被声明，并用friend关键字修饰。这个函数可以是全局函数，也可以是其他类的成员函数。
基本语法如下：
class MyClass {
private:
int secret;
public:
MyClass(int s) : secret(s) {}
// 声明友元函数
friend void showSecret(const MyClass& obj);
};
// 定义友元函数
void showSecret(const MyClass& obj) {
std::cout << “Secret value: ” << obj.secret << std::endl;
}
在这个例子中，showSecret虽然是外部函数，却能访问MyClass的私有成员secret。
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友元函数的作用与使用场景
友元函数的主要用途是在保持封装性的同时，提供对类内部数据的有限访问权限。常见应用场景包括：
- 运算符重载：比如重载输出流操作符<<，必须使用友元函数，因为左操作数是std::ostream对象，不能作为类成员函数调用。
- 两个类之间的数据共享：当一个函数需要同时访问两个不同类的私有成员时，可将其设为两者的友元。
- 工具函数支持：某些辅助函数需要深入了解类的内部结构才能完成任务，如序列化、调试打印等。
例如，实现自定义类的输出：
class Point {
private:
double x, y;
public:
Point(double a, double b) : x(a), y(b) {}
friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Point& p);
};
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Point& p) {
out << “(” << p.x << “, ” << p.y << “)”;
return out;
}
注意事项与设计考量
虽然友元函数提供了便利，但也带来一定风险：