第十一章 使用类（2）友元

（二）友元

1.友元的概念

    友元有三种：友元函数，友元类，友元成员函数。这里主要介绍友元函数。通过让函数成为类的友元，可以赋予该函数与类的成员函数具有相同的访问权限。对于运算符重载，重载二元运算符（带有两个参数的运算符）的时候，常常需要友元，这是由于类当中重载的一般运算符都是左侧操作数是调用对象，右侧是调用的参数（可以为引用，变量等），当左右操作数互换的时候就会出现问题，因为左侧的操作数不一定是对象（也可能为基本类型的变量），此时就需要友元函数。大多数运算符都可以通过成员或非成员函数来重载，非成员函数不是对象调用的，它使用的所有值，包括对象，都是显式参数。比如：Time operator*(double m,const Time & t);这是函数原型，A=2.75*B;A与B都是Time的对象，上面的乘法式子就相当于operator*(2.75,B)。

    对于非成员函数的运算符重载来说，运算符左边操作数相当于运算符函数的第一个参数，而右边的操作数相当于运算符函数的第二个参数。非成员函数可以解决上面运算符顺序问题，但是非成员函数不能直接访问类成员数据，因此设置了一类特殊的非成员函数可以用来访问类的私有数据，我们称为友元函数。

2.创建友元

    将友元函数的原型放在类的声明当中，前面加上关键字friend。这个声明说明了两点：第一，友元函数不是类的成员函数，不能用成员运算符（包括.号，->号）来调用它。第二，友元函数与成员函数的访问权限相同。另外要注意的是：不要在友元函数的定义中使用关键字friend，也不要使用使用类的域限定符：：，其实它就是一个普通的函数而已。

    只有类声明才能决定哪个函数是友元函数，因此类声明仍然控制了哪些函数可以访问类的私有数据，所以，类方法和友元函数只是表达类接口的不同机制，并没有违反OOP原则。

    有时候可以直接反转运算符两边对象来使用类内运算符重载函数，此时可以不将这个函数设置成友元，但是将其设置成友元逻辑更清晰（将作为类的接口），将来如果要直接访问类内私有成员的话只需要修改定义即可。因此，如果要为类重载运算符，并将非类对象作为第一个操作数，则可以用友元函数来反转操作数的顺序。

3.常用的友元，<<运算符重载。

    运算符<<是ostream类重载的一个运算符，它有多种重载类型，因此ostream的对象cout可以用<<来输出所有的基本类型。要是cout来输出我们定义的类（比如Time）的对象，可以分成两个步骤来达成。第一步是让operator<<成为Time类的友元非成员函数，这样<<便可以调用Time类的私有成员用于输出。第二步是让operator<<的返回值为ostream对象的引用，比如cout的引用，这样就可以用<<来连续输出，就像用cout来输出基本类型，字符串，回车等一样。

    ostream的对象，常用的有cout，此外还有标准错误输出cerr，默认也是显示在屏幕上的。另外，ofstream的派生类ofstream的对象也是可以用ostream类的引用来指向的，这是类的继承的性质，因此，如果参数为ostream引用，那么可以将cout，cerr，ostream对象，ofstream对象传递给它。