C++中的友元函数

C++中的友元函数是指在类中可以访问其他类的私有成员的函数，需要在类的定义中声明，并在类外进行实现。友元函数虽然打破了封装性，但是在某些实际情况下会方便很多，如重载运算符等。

声明和定义

友元函数的声明和类成员函数的声明格式类似，只需要在函数前加上关键字friend即可：

class A{
private:
  int a;
public:
  friend void func(A obj); // 声明友元函数
};

需要注意的是，友元函数不属于该类的成员函数，因此无法使用A::这种限定符进行声明。另外，友元函数在类外部实现，需要使用限定符类名::进行定义：

void A::func(A obj){
  // 函数体
}

使用场景

重载运算符

C++中的很多运算符都可以被重载，例如加号，减号等。但是，当重载运算符作用于自定义的类对象时，需要保证运算符的操作数属于同一类。如果需要对不同类的对象进行运算，则需要使用友元函数。例如，定义一个复数类对象，需要对其进行加法运算，可以使用以下代码：

class Complex{
private:
  double real;
  double imag;
public:
  Complex(double r, double i) : real(r), imag(i) {}
  friend Complex operator+(Complex a, Complex b);
};

Complex operator+(Complex a, Complex b){
  Complex res(a.real+b.real, a.imag+b.imag);
  return res;
}

在上述代码中，通过在类中声明友元函数，使得该函数可以访问到复数对象的私有成员real和imag，方便了复数对象的加法运算。

访问其他类的私有成员

在实际开发中，有时需要访问其他类的私有成员，以便于实现某些功能。此时，可以将需要访问的类成员声明为友元函数。例如，定义一个矩形类对象，需要计算其面积，但是该类没有提供计算面积的函数，可以通过将一个全局函数声明为该类的友元函数，来方便计算矩形面积：

class Rectangle{
private:
  int width;
  int height;
public:
  Rectangle(int w, int h) : width(w), height(h) {}
  friend int area(Rectangle rect); // 声明友元函数
};

int area(Rectangle rect){
  return rect.width * rect.height;
}

在上述代码中，area函数是该类的友元函数，可以访问矩形对象的私有成员width和height，方便了计算矩形面积的功能。

总结

友元函数是一种特殊的函数，其可以访问其他类的私有成员，方便了某些功能的实现。需要注意的是，友元函数不属于类的成员函数，需要在类定义外部进行实现，且无法使用限定符类名::进行定义。在实际开发中，友元函数的使用需要谨慎，尽可能保证封装性的原则。