友元函数和友元类的需要:
  类具有封装和信息隐藏的特性。只有类的成员函数才能访问类的私有成员,程序中的其他函数是无法访问私有成员的。非成员函数可以访问类中的公有成员,但是如果将数据成员都定义为公有的,这又破坏了隐藏的特性。另外,应该看到在某些情况下,特别是在对某些成员函数多次调用时,由于参数传递,类型检查和安全性检查等都需要时间开销,而影响程序的运行效率。
  为了解决上述问题,提出一种使用友元的方案。友元是一种定义在类外部的普通函数,但它需要在类体内进行说明,为了与该类的成员函数加以区别,在说明时前面加以关键字friend。友元不是成员函数,但是它可以访问类中的私有成员。友元的作用在于提高程序的运行效率,但是,它破坏了类的封装性和隐藏性,使得非成员函数可以访问类的私有成员。
  友元可以是一个函数,该函数被称为友元函数;友元也可以是一个类,该类被称为友元类。
  友元函数

  友元函数的特点是能够访问类中的私有成员的非成员函数。友元函数从语法上看,它与普通函数一样,即在定义上和调用上与普通函数一样。下面举一例子说明友元函数的应用。

#include "iostream"
#include "cmath"
using namespace std;
class Point
{
private:
	double x,y;
public:
	Point(double xx, double yy) { x=xx; y=yy; }
	void Getxy();
	friend double Distance(Point &a, Point &b);  //friend标识它是友元函数,而不是成员函数,
};
void Point::Getxy()
{
	cout<<"("<<x<<","<<y<<")"<<endl;
}
double Distance(Point &a, Point &b)
{
	double dx = a.x - b.x;  //可以访问类中的私有成员
	double dy = a.y - b.y;
	return sqrt(dx*dx+dy*dy);
}
int main(void)
{
	Point p1(3.0, 4.0), p2(6.0, 8.0);
	p1.Getxy();    //调用成员函数
	p2.Getxy();
	double d = Distance(p1, p2);  //调用友元函数时,也是同普通函数的调用一样,不要像成员函数那样调用
	cout<<"The distance is "<<d<<endl;
	system("pause");
	return 0;
}

说明:在该程序中的Point类中说明了一个友元函数Distance(),它在说明时前边加friend关键字,标识它不是成员函数,而是友元函数。它的定义方法与普通函数定义一样,而不同于成员函数的定义,因为它不需要指出所属的类。但是,它可以引用类中的私有成员,函数体中 a.x,b.x,a.y,b.y都是类的私有成员,它们是通过对象引用的。在调用友元函数时,也是同普通函数的调用一样,不要像成员函数那样调用。本例中,p1.Getxy()和p2.Getxy()这是成员函数的调用,要用对象来表示。而Distance(p1, p2)是友元函数的调用,它直接调用,不需要对象表示,它的参数是对象。


  友元类
  友元除了前面讲过的函数以外,友元还可以是类,即一个类可以作另一个类的友元。当一个类作为另一个类的友元时,这就意味着这个类的所有成员函数都是另一个类的友元函数。
  使用友元类时注意:
  (1) 友元关系不能被继承。
  (2) 友元关系是单向的,不具有交换性。若类B是类A的友元,类A不一定是类B的友元,要看在类中是否有相应的声明。
  (3) 友元关系不具有传递性。若类B是类A的友元,类C是B的友元,类C不一定是类A的友元,同样要看类中是否有相应的申明
  C中声明A是其友元类,那么最基本的就是A可以使用C中的private方法或者对象。
  图中可见,A是B的基类,C是D的基类。ABCD中就有如下关系:
  1.B新增的方法不能访问C的私有成员
  2.B从A继承而来的方法可以访问C的私有成员
  3.A只能访问D中从C中继承而来的私有成员,D中新增的私有成员不能访问!
  总结起来:
  (1)友元关系不可以继承,但对已有的方法来说访问权限不改变。
  (2)如果改写基类的方法则访问权限改变
  (3)友元关系不具有传递性
  若类B是类A的友元,类C是B的友元,类C不一定是类A的友元

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