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c++中的友元函数和友元类_c++破坏封装的利器与陷阱

冰火之心

发布： 2025-12-03 14:59:02

原创

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友元函数是用friend关键字声明的非成员函数，可访问类的私有和保护成员。例如printData能访问MyClass的私有数据data，虽提升灵活性但破坏封装性。

c++中的友元函数和友元类_c++破坏封装的利器与陷阱

在C++中，友元函数和友元类是一种特殊的机制，允许外部函数或类访问某个类的私有（private）和保护（protected）成员。这种设计初衷是为了提高灵活性，尤其在运算符重载、工具函数封装等场景下非常有用。但与此同时，它也打破了面向对象编程中“封装”的基本原则，使用不当容易带来维护性和安全性问题。

什么是友元函数

友元函数不是类的成员函数，但它被授予访问该类所有成员（包括私有和保护成员）的权限。通过在类内部使用 friend 关键字声明即可。

例如：

class MyClass {
private:
    int data;
public:
    MyClass(int d) : data(d) {}
    
    // 声明友元函数
    friend void printData(const MyClass& obj);
};

// 友元函数定义
void printData(const MyClass& obj) {
    std::cout << "Data: " << obj.data << std::endl;  // 可直接访问私有成员
}

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这里，printData 虽然不是 MyClass 的成员，却能访问其私有成员 data。这在实现输入输出操作符重载时很常见，比如 operator<< 经常被设为友元。

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什么是友元类

当一个类被声明为另一个类的友元时，它可以访问后者的所有私有和保护成员。这适用于两个类之间存在紧密协作关系的场景。

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class SecretBox {
private:
    std::string secret;
public:
    SecretBox(const std::string& s) : secret(s) {}
    
    // 声明 FriendClass 为友元类
    friend class KeyHolder;
};

class KeyHolder {
public:
    void revealSecret(const SecretBox& box) {
        std::cout << "Secret is: " << box.secret << std::endl; // 合法
    }
};

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KeyHolder 类可以自由访问 SecretBox 的私有数据，体现了一种高度信任的关系。但这也意味着两者耦合度极高，修改一个可能影响另一个。