C++ 友元函数与虚函数的交互

在 c++ 中，友元函数与虚函数交互使友元函数可以访问虚函数，并调用派生类中的友元函数访问基类的私有成员。这种交互可用于访问继承体系中隐藏的数据或实现多态行为。

C++ 友元函数与虚函数的交互

在 C++ 中，友元函数是一种能够访问类私有和保护成员的函数。虚函数则允许派生类重写基类的方法。友元函数和虚函数的交互可以通过以下方式实现：

情况 1：友元函数与虚函数同时访问

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当友元函数与虚函数同时访问类成员时，需要明确指定友元函数访问的是哪个类的虚函数。

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class Base {
public:
  virtual void foo() { std::cout << "Base::foo()\n"; }
};

class Derived : public Base {
public:
  virtual void foo() override { std::cout << "Derived::foo()\n"; }
};

class Friend {
public:
  static void callFoo(Base& base) { base.foo(); } // 调用 Base::foo()
  static void callFoo(Derived& derived) { derived.foo(); } // 调用 Derived::foo()
};

情况 2：虚函数中的友元函数调用

派生类的虚函数可以调用友元函数，从而访问基类的私有或受保护成员。

class Base {
public:
  virtual void foo();
friend class Derived;
};

class Derived : public Base {
public:
  virtual void foo() override {
    // 调用友元函数访问 Base 的私有成员
    std::cout << m_privateMember << "\n";
  }

private:
  int m_privateMember;
};

实战案例：访问隐藏数据

友元函数和虚函数可以被结合使用，以访问继承体系中隐藏的数据。

class Shape {
public:
  virtual double getArea() const = 0;
};

class Circle : public Shape {
public:
  Circle(double radius) : m_radius(radius) {}
  double getArea() const override { return M_PI * m_radius * m_radius; }

private:
  double m_radius;
};

class Rectangle : public Shape {
public:
  Rectangle(double width, double height) : m_width(width), m_height(height) {}
  double getArea() const override { return m_width * m_height; }

private:
  double m_width, m_height;
};

// 友元函数，可访问派生类的私有成员以计算体积
template 
friend double getVolume(const T& shape) {
  return shape.getArea() * 2;
}

int main() {
  Circle circle(5);
  Rectangle rectangle(3, 4);
  std::cout << "Circle area: " << circle.getArea() << "\n";
  std::cout << "Rectangle area: " << rectangle.getArea() << "\n";
  std::cout << "Circle volume: " << getVolume(circle) << "\n";
  std::cout << "Rectangle volume: " << getVolume(rectangle) << "\n";
}