关于C++友元函数的实现讲解

C++中的友元函数能够访问一个类的私有成员和保护成员，但不属于该类，也不是该类的成员函数，需要在类定义之外单独进行声明和定义。

友元函数的声明

友元函数的声明需在类的定义之外进行，并在函数名之前加上friend关键字。示例代码如下：

class A {
    friend void B::function(A&);
}

在上述代码中，类A声明了一个名为B的类的成员函数function为其友元函数。

友元函数的定义

友元函数的定义应放在函数名及参数之后，使用::运算符指明归属的类名。示例代码如下：

class B {
public:
    void function(A&);
};

void B::function(A& a) {
    // 在函数中可以访问A的私有成员和保护成员
}

在上述代码中，类B定义了一个名为function的成员函数，并在函数定义之前使用friend关键字声明类A的一个参数为A&类型的成员函数function为其友元函数。在函数定义中可以访问A的私有成员和保护成员。

示例1

class B;

class A {
    int a;
public:
    A(int a) : a(a) {}
    friend void B::changeA(A&, int);
};

class B {
public:
    void changeA(A& obj, int value) {
        obj.a = value;
    }
};

int main() {
    A obj(1);
    B b;
    b.changeA(obj, 2); // 调用B类的友元函数修改A类的私有成员
    return 0;
}

示例1中，类A的私有成员a被友元函数B::changeA访问并修改。在类A声明友元函数时，需要在类定义之前声明类B，因为成员函数（包括友元函数）在定义时需要访问其归属类的定义。

示例2

class Complex;

class Real {
    double val;
public:
    Real(double val) : val(val) {}
    friend Real operator+(Real&, Complex&);
    friend Real operator-(Real&, Complex&);
};

class Complex {
    double real, imag;
public:
    Complex(double real, double imag) : real(real), imag(imag) {}
    friend Real operator+(Real&, Complex&);
    friend Real operator-(Real&, Complex&);
};

Real operator+(Real& r, Complex& c) {
    return Real(r.val + c.real);
}

Real operator-(Real& r, Complex& c) {
    return Real(r.val - c.real);
}

int main() {
    Real r(2);
    Complex c(1, 2);
    // 调用友元函数重载实现Real和Complex的运算
    Real result1 = r + c;
    Real result2 = r - c;
    return 0;
}

示例2中，定义了一个名为Complex的类，以及一个名为Real的类，并重载了名为+和-的运算符以实现Real和Complex的运算。在上述代码中，Real类和Complex类中的+和-运算符函数被定义为Real类的友元函数，使得Real类和Complex类之间可以进行运算。在main函数中通过调用友元函数重载实现Real和Complex的运算。