类具有数据封装和隐藏的特性，只有类的成员函数才能访问类的私有成员和保护成员，外部函数只能访问的公有成员。但在某些情况下，需要在类的外部访问类的私有成员和保护成员。这时，如果通过公有成员函数进行访问，由于参数传递、类型检查和安全性检测等需要时间上的开销，将影响程序的运行效率。为解决这个问题，引入了友元。友元可以在类外部直接访问类的私有成员和保护成员，提高了程序的运行效率。
友元提供了不同类或对象的成员函数，类的成员函数与一般函数之间进行数据共享的机制。对于一个类，可以利用friend关键字将一般函数、其他类的成员函数或者是其他类声明为该类的友元，使得这个类中本来隐藏的信息（包括私有成员和保护成员）可以被友元所访问。
11.1 友元函数
友元函数不是当前类的成员函数，而是独立于当前的外部函数（包括普通函数和其他类的成员函数），但它可以访问该类的所有成员，包括私有成员、保护成员和公有成员。
友元函数要在类定义时声明，声明时要在其函数名前面加上关键字friend。该声明可以放在公有部分，也可以放在私有部分或是保护部分。友元函数的定义通常在类外部。
例1 分析下列程序的输出结果
#include<iostream>
using namespace std;
class Time;
class Date
{
private:
int year, month, day;
public:
Date(int y = 2003, int m = 1, int d = 1) :year(y), month(m), day(d) {}
Date(const Date& d)
{
day = d.day;
}
private:
friend void Datetime(const Date& d, const Time& t);
};
class Time
{
private:
int hour, minute, second;
public:
Time(int h = 0, int m = 0, int s = 0) :hour(h), minute(m), second(s) {}
friend void Datetime(const Date& d,const Time& t);
};
void Datetime(const Date& d,const Time& t)
{
cout << "现在是" << d.year << "." << d.month << "." << d.day ;
cout << " " << t.hour << "." << t.minute << "." << t.second << endl;
}
int main()
{
Date d(2003, 10, 10);
Time t(10, 10, 10);
Datetime(d, t);
return 0;
} 除了可以将普通函数声明为类的友元函数以外，也可以将另一个类的成员函数声明为一个类的友元函数，有时候也把类的成员函数作为友元的情况称为友元成员。友元成员的使用和一般友元函数的使用基本相同，只是在使用该友元成员时要通过相应的类和对象名进行访问。
例2 分析下列程序的输出结果
#include<iostream>
using namespace std;
class Time;
class Date
{
private:
int year, month, day;
public:
Date(int y = 2003, int m = 1, int d = 1) :year(y), month(m), day(d) {}
Date(const Date& d)
{
day = d.day;
}
void Datetime(const Date& d, const Time& t);
};
class Time
{
private:
int hour, minute, second;
public:
Time(int h = 0, int m = 0, int s = 0) :hour(h), minute(m), second(s) {}
friend void Date::Datetime(const Date& d,const Time& t);
};
void Date::Datetime(const Date& d,const Time& t)
{
cout << "现在是" << d.year << "." << d.month << "." << d.day ;
cout << " " << t.hour << "." << t.minute << "." << t.second << endl;
}
int main()
{
Date d(2003, 10, 10);
Time t(10, 10, 10);
d.Datetime(d, t);
return 0;
} 11.2 友元类
友元除了可以是函数外，还可以是类，即一个类可以作为另一个的友元，称为友元类。友元类的所有成员函数都是另一个类的友元函数，都可以访问另一个类中的隐藏信息（包括私有成员和保护成员）。
友元类的说明方法如下：
friend<类名>;
例2 分析下列程序的输出结果
#include<iostream>
using namespace std;
class Time;
class Date
{
private:
int year, month, day;
public:
Date(int y = 2003, int m = 1, int d = 1) :year(y), month(m), day(d) {}
Date(const Date& d)
{
day = d.day;
}
void Datetime(const Date& d, const Time& t);
};
class Time
{
friend Date;
private:
int hour, minute, second;
public:
Time(int h = 0, int m = 0, int s = 0) :hour(h), minute(m), second(s) {}
};
void Date::Datetime(const Date& d,const Time& t)
{
cout << "现在是" << d.year << "." << d.month << "." << d.day ;
cout << " " << t.hour << "." << t.minute << "." << t.second << endl;
}
int main()
{
Date d(2003, 10, 10);
Time t(10, 10, 10);
d.Datetime(d, t);
return 0;
}上述程序中注意友元仅仅是在类中进行声明，它不属于当前类的作用域，因此友元也不受类中访问控制权限的控制。
参考《全国计算机等级考试二级教程——C++语言程序设计》
