07-友元

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您知道，C++控制对类对象私有部分的访问。通常，公有类方法提供唯一的访问途径，但是有时候这种限制太严格，以致于不适合特定的编程问题。在这种情况下，C++提供了另外一种形式的访问权限：友元。友元有3种：

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相同的访问权限。下面介绍友元函数，其他两种友元将在第15章介绍。

介绍如何成为友元前，先介绍为何需要友元。在为类重载二元运算符时（带两个参数的运算符）常常需要友元。将Time对象乘以实数就属于这种情况，下面来看看。

在前面的Time类示例中，重载的乘法运算符与其他两种重载运算符的差别在于，它使用了两种不同的类型。也就是说，加法和减法运算符都结合两个Time值，而乘法运算符将一个Time值与一个double值结合在一起。这限制了该运算符的使用方式。记住，左侧的操作数是调用对象。也就是说，下面的语句：

A = B * 2.75;

将被转换为下面的成员函数调用：

A = B.operator*(2.75);

但下面的语句又如何呢？

A = 2.75 * B; // cannot correspond to a member function

从概念上说，2.75 B应与B 2.75相同，但第一个表达式不对应于成员函数，因为2.75不是Time类型的对象。记住，左侧的操作数应是调用对象，但2.75不是对象。因此，编译器不能使用成员函数调用来替换该表达式。

解决这个难题的一种方式是，告知每个人（包括程序员自己），只能按B 2.75这种格式编写，不能写成2.75 B。这是一种对服务器友好-客户警惕的（server-friendly, client-beware）解决方案，与OOP无关。

然而，还有另一种解决方式——非成员函数（记住，大多数运算符都可以通过成员或非成员函数来重载）。非成员函数不是由对象调用的，它使用的所有值（包括对象）都是显式参数。这样，编译器能够将下面的表达式：

A = 2.75 * B; // cannot correspond to a member function

与下面的非成员函数调用匹配：

A = operator*(2.75, B);

该函数的原型如下：

Time operator*(double m, const Time & t);

对于非成员重载运算符函数来说，运算符表达式左边的操作数对应于运算符函数的第一个参数，运算符表达式右边的操作数对应于运算符函数的第二个参数。而原来的成员函数则按相反的顺序处理操作数，也就是说，double值乘以Time值。

使用非成员函数可以按所需的顺序获得操作数（先是double，然后是Time），但引发了一个新问题：非成员函数不能直接访问类的私有数据，至少常规非成员函数不能访问。然而，有一类特殊的非成员函数可以访问类的私有成员，它们被称为友元函数。