C++友元类[编辑 | 编辑源代码]

友元类（Friend Class）是C++面向对象编程中的一个重要特性，它允许一个类访问另一个类的私有（private）和保护（protected）成员。这种机制打破了类的封装性，但在某些特定场景下非常有用，比如需要紧密协作的两个类之间共享数据时。

基本概念[编辑 | 编辑源代码]

在C++中，类的私有成员通常只能被该类的成员函数访问。然而，通过使用friend关键字，可以授权其他类或函数访问这些私有成员。当一个类被声明为另一个类的友元时，它可以访问后者所有的私有和保护成员。

友元关系是单向的，不具有传递性。例如，如果类A是类B的友元，类B并不会自动成为类A的友元。此外，友元关系也不能继承。

语法[编辑 | 编辑源代码]

友元类的声明方式如下：

class ClassName {
    friend class FriendClass; // 声明FriendClass为友元类
private:
    // 私有成员
};

代码示例[编辑 | 编辑源代码]

以下是一个简单的示例，展示如何使用友元类：

#include <iostream>
using namespace std;

class SecretHolder {
private:
    int secretValue;

public:
    SecretHolder(int val) : secretValue(val) {}

    // 声明FriendClass为友元类
    friend class FriendClass;
};

class FriendClass {
public:
    void displaySecret(SecretHolder& obj) {
        // 可以访问SecretHolder的私有成员
        cout << "The secret value is: " << obj.secretValue << endl;
    }
};

int main() {
    SecretHolder sh(42);
    FriendClass fc;
    fc.displaySecret(sh); // 输出: The secret value is: 42
    return 0;
}

输出:

The secret value is: 42

在这个例子中，`FriendClass`被声明为`SecretHolder`的友元类，因此它可以访问`SecretHolder`的私有成员`secretValue`。

实际应用场景[编辑 | 编辑源代码]

友元类在以下场景中特别有用：

1. 紧密协作的类：当两个类需要紧密协作，频繁访问彼此的私有成员时（如容器类和迭代器类）。 2. 单元测试：测试类可能需要访问被测试类的私有成员以验证其正确性。 3. 设计模式实现：某些设计模式（如工厂模式）可能需要友元关系。

迭代器模式示例[编辑 | 编辑源代码]

以下是一个使用友元类实现简单迭代器的例子：

#include <iostream>
using namespace std;

class IntContainer {
private:
    int data[10];
    int size;

public:
    IntContainer() : size(0) {}

    void add(int value) {
        if (size < 10) {
            data[size++] = value;
        }
    }

    // 声明迭代器为友元类
    friend class Iterator;
};

class Iterator {
private:
    IntContainer& container;
    int index;

public:
    Iterator(IntContainer& c) : container(c), index(0) {}

    bool hasNext() {
        return index < container.size;
    }

    int next() {
        return container.data[index++];
    }
};

int main() {
    IntContainer container;
    container.add(1);
    container.add(2);
    container.add(3);

    Iterator it(container);
    while (it.hasNext()) {
        cout << it.next() << " ";
    }
    // 输出: 1 2 3
    return 0;
}