编辑:阅读faq有点长，我喜欢<< >>操作符重载和添加作为这些类的朋友的想法，但我不确定这如何不打破封装

它将如何破坏封装?

当允许对数据成员进行不受限制的访问时，就打破了封装。考虑以下类:

class c1 {
public:
  int x;
};

class c2 {
public:
  int foo();
private:
  int x;
};

class c3 {
  friend int foo();
private:
  int x;
};

C1显然没有封装。任何人都可以读取和修改其中的x。我们没有办法实施任何形式的访问控制。

C2明显被封装了。没有对x的公共访问。你所能做的就是调用foo函数，它对类执行一些有意义的操作。

c3吗?它的封装程度低吗?它是否允许无限制地访问x?它是否允许未知函数访问?

不。它只允许一个函数访问类的私有成员。就像c2一样。就像c2一样，有访问权的函数不是“某个随机的未知函数”，而是“类定义中列出的函数”。就像c2一样，通过查看类定义，我们可以看到拥有访问权限的完整列表。

那么，这到底是如何减少封装的呢?同样数量的代码可以访问类的私有成员。类定义中列出了所有具有访问权限的人。

Friend不会破坏封装。这让一些Java程序员感到不舒服，因为当他们说“面向对象”时，他们实际上指的是“Java”。当他们说“封装”时，他们并不是说“必须保护私有成员不受任意访问”，而是说“在Java类中，唯一能够访问私有成员的函数是类成员”，尽管出于几个原因，这完全是无稽之谈。

首先，如上所述，它限制太大。没有理由不允许朋友方法做同样的事情。

第二，限制不够。考虑第四个类:

class c4 {
public:
  int getx();
  void setx(int x);
private:
  int x;
};

根据上述Java思想，这是完美封装的。 但是，它允许任何人读取和修改x，这有什么意义呢?(提示:事实并非如此)

底线: 封装是关于能够控制哪些函数可以访问私有成员。这与这些函数的定义具体位于何处无关。

安德鲁例子的另一个常见版本，可怕的密码对联

parent.addChild(child);
child.setParent(parent);

与其担心这两行是否总是一起执行，并且顺序一致，你可以将方法设为私有，并有一个friend函数来强制一致性:

class Parent;

class Object {
private:
    void setParent(Parent&);

    friend void addChild(Parent& parent, Object& child);
};

class Parent : public Object {
private:
     void addChild(Object& child);

     friend void addChild(Parent& parent, Object& child);
};

void addChild(Parent& parent, Object& child) {
    if( &parent == &child ){ 
        wetPants(); 
    }
    parent.addChild(child);
    child.setParent(parent);
}

换句话说，您可以保持公共接口更小，并强制在友元函数中跨越类和对象的不变量。

你必须非常小心何时何地使用friend关键字，和你一样，我很少使用它。下面是一些关于使用friend和替代用法的注意事项。

假设你想比较两个对象，看它们是否相等。你可以:

使用访问器方法进行比较(检查每个ivar并确定是否相等)。 或者，您可以通过将所有成员设为public直接访问它们。

第一个选项的问题是，这可能会有很多访问器，这比直接变量访问(稍微)慢，更难读取，而且很麻烦。第二种方法的问题是完全破坏了封装。

如果我们可以定义一个外部函数，它仍然可以访问类的私有成员，那就更好了。我们可以用friend关键字做到这一点:

class Beer {
public:
    friend bool equal(Beer a, Beer b);
private:
    // ...
};

equal(Beer, Beer)方法现在可以直接访问a和b的私有成员(可能是char *brand, float percentAlcohol等)。这是一个相当做作的例子，您可能会更早地将friend应用于重载的==操作符，但我们会讲到这一点。

有几件事需要注意:

A friend is NOT a member function of the class It is an ordinary function with special access to the private members of the class Don't replace all accessors and mutators with friends (you may as well make everything public!) Friendship isn't reciprocal Friendship isn't transitive Friendship isn't inherited Or, as the C++ FAQ explains: "Just because I grant you friendship access to me doesn't automatically grant your kids access to me, doesn't automatically grant your friends access to me, and doesn't automatically grant me access to you."

我只有在用另一种方法更难的时候才会用朋友。另一个例子是，由于Mat2x2, Mat3x3, Mat4x4, Vec2, Vec3, Vec4等的互操作性，许多向量数学函数经常被创建为朋友。而且做朋友比到处使用访问器要容易得多。正如所指出的，friend在应用于<<(非常方便调试)、>>和==运算符时通常很有用，但也可以用于这样的事情:

class Birds {
public:
    friend Birds operator +(Birds, Birds);
private:
    int numberInFlock;
};


Birds operator +(Birds b1, Birds b2) {
    Birds temp;
    temp.numberInFlock = b1.numberInFlock + b2.numberInFlock;
    return temp;
}

就像我说的，我不经常使用friend这个词，但偶尔它正是你所需要的。希望这能有所帮助!

您使用私有/受保护/公共权限控制成员和函数的访问权限? 所以假设这3个层面中的每一个都很清楚，那么很明显我们遗漏了一些东西……

例如，将成员/函数声明为protected是非常通用的。你的意思是，这个功能对每个人来说都是遥不可及的(当然，继承的孩子除外)。但是异常呢?每个安全系统都让你有某种类型的“白名单”，对吗?

所以，“朋友”让你拥有坚如磐石的对象隔离的灵活性，但也允许为你认为合理的事情创造一个“漏洞”。

我想人们之所以说不需要它，是因为总有一种设计可以不需要它。我认为这类似于讨论全局变量:你永远不应该使用它们，总有办法不用它们……但在现实中，你会看到在某些情况下，这是(几乎)最优雅的方式……我认为朋友之间也是如此。

它实际上没有任何好处，除了让你在不使用设置函数的情况下访问成员变量

但这并不是正确的看法。 其理念是控制WHO可以访问什么，是否有设置功能与此关系不大。

这可能不是一个实际的用例情况，但可能有助于说明类间朋友关系的使用。

会所

class ClubHouse {
public:
    friend class VIPMember; // VIP Members Have Full Access To Class
private:
    unsigned nonMembers_;
    unsigned paidMembers_;
    unsigned vipMembers;

    std::vector<Member> members_;
public:
    ClubHouse() : nonMembers_(0), paidMembers_(0), vipMembers(0) {}

    addMember( const Member& member ) { // ...code }   
    void updateMembership( unsigned memberID, Member::MembershipType type ) { // ...code }
    Amenity getAmenity( unsigned memberID ) { // ...code }

protected:
    void joinVIPEvent( unsigned memberID ) { // ...code }

}; // ClubHouse

会员班的

class Member {
public:
    enum MemberShipType {
        NON_MEMBER_PAID_EVENT,   // Single Event Paid (At Door)
        PAID_MEMBERSHIP,         // Monthly - Yearly Subscription
        VIP_MEMBERSHIP,          // Highest Possible Membership
    }; // MemberShipType

protected:
    MemberShipType type_;
    unsigned id_;
    Amenity amenity_;
public:
    Member( unsigned id, MemberShipType type ) : id_(id), type_(type) {}
    virtual ~Member(){}
    unsigned getId() const { return id_; }
    MemberShipType getType() const { return type_; }
    virtual void getAmenityFromClubHouse() = 0       
};

class NonMember : public Member {
public:
   explicit NonMember( unsigned id ) : Member( id, MemberShipType::NON_MEMBER_PAID_EVENT ) {}   

   void getAmenityFromClubHouse() override {
       Amenity = ClubHouse::getAmenity( this->id_ );
    }
};

class PaidMember : public Member {
public:
    explicit PaidMember( unsigned id ) : Member( id, MemberShipType::PAID_MEMBERSHIP ) {}

    void getAmenityFromClubHouse() override {
       Amenity = ClubHouse::getAmenity( this->id_ );
    }
};

class VIPMember : public Member {
public:
    friend class ClubHouse;
public:
    explicit VIPMember( unsigned id ) : Member( id, MemberShipType::VIP_MEMBERSHIP ) {}

    void getAmenityFromClubHouse() override {
       Amenity = ClubHouse::getAmenity( this->id_ );
    }

    void attendVIPEvent() {
        ClubHouse::joinVIPEvent( this->id );
    }
};

设施

class Amenity{};

如果你看看这些类之间的关系;会所拥有各种不同类型的会员资格和会员资格。成员都派生自超类或基类，因为它们都共享公共的ID和枚举类型，外部类可以通过基类中的访问函数访问它们的ID和类型。

然而，通过这种成员及其派生类的层次结构以及它们与ClubHouse类的关系，派生类中唯一具有“特殊特权”的是VIPMember类。基类和其他2个派生类不能访问ClubHouse的joinVIPEvent()方法，但VIP Member类拥有该特权，就好像它拥有对该事件的完全访问一样。

所以对于vip会员和ClubHouse，这是一个双向通道，而其他会员职业是有限的。

当不同的类(不是从另一个类继承一个类)正在使用另一个类的私有或受保护成员时，可以使用友情。

友元函数的典型用例是 在访问私有或受保护的两个不同的类之间进行 两者的成员。

来自http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/inheritance/。

在这个例子中，非成员方法访问类的私有成员。这个方法必须在这个类中声明为类的友元。

// friend functions
#include <iostream>
using namespace std;

class Rectangle {
    int width, height;
  public:
    Rectangle() {}
    Rectangle (int x, int y) : width(x), height(y) {}
    int area() {return width * height;}
    friend Rectangle duplicate (const Rectangle&);
};

Rectangle duplicate (const Rectangle& param)
{
  Rectangle res;
  res.width = param.width*2;
  res.height = param.height*2;
  return res;
}

int main () {
  Rectangle foo;
  Rectangle bar (2,3);
  foo = duplicate (bar);
  cout << foo.area() << '\n';
  return 0;
}