C++中的友元機制允許類的非公有成員被一個類或者函式訪問，友元按型別分為三種：普通非類成員函式作為友元,類的成員函式作為友元，類作為友元。友元包括友元的宣告以及友元的定義。友元的宣告預設為了extern，就是說友元類或者友元函式的作用域已經擴充套件到了包含該類定義的作用域，所以即便我們在類的內部定義友元函式也是沒有關係的。

友元可以是一個函式，該函式被稱為友元函式；友元也可以是一個類，該類被稱為友元類。友元函式的特點是能夠訪問類中的私有成員的非成員函式。友元函式從語法上看，它與普通函式一樣，即在定義上和呼叫上與普通函式一樣。

友元函式的實現可以在類外定義，但必須在類內部宣告

友元函式是可以直接訪問類的私有成員的非成員函式。它是定義

但需要在類的定義中加以宣告，宣告時只需在友元的名稱前加上關鍵字friend。

我們已知道類具有封裝和資訊隱藏的特性。只有類的成員函式才能訪問類的私有成員，程式中的其他函式是無法訪問私有成員的。非成員函式可以訪問類中的公有成員，但是如果將資料成員都定義為公有的，這又破壞了隱藏的特性。另外，應該看到在某些情況下，特別是在對某些成員函式多次呼叫時，由於引數傳遞，型別檢查和安全性檢查等都需要時間開銷，而影響程式的執行效率。

為了解決上述問題，提出一種使用友元的方案。友元是一種定義在類外部的普通函式，但它需要在類體內進行說明，為了與該類的成員函式加以區別，在說明時前面加以關鍵字friend。友元不是成員函式，但是它可以訪問類中的私有成員。友元的作用在於提高程式的執行效率（即減少了型別檢查和安全性檢查等都需要的時間開銷），但是，它破壞了類的封裝性和隱藏性，使得非成員函式可以訪問類的私有成員。

1.普通的非成員函式友元

#include "cmath"
#include "iostream"
using namespace std;
class Point
{
public:
      Point(double xx,double yy)
      {
          x=xx;
          y=yy;
      }
      void GetXY();
      friend double Distance(Point &a,Point &b);
protected:
private:
      double x,y;
};
void Point::GetXY()
{
     //cout<<"("<<this->x<<","<<this->y<<")"<<endl;
     cout<<"("<<x<<","<<y<<")"<<endl;
}
double Distance(Point &a,Point &b)
{
     double length;
     length=sqrt((a.x-b.x)*(a.x-b.x)+(a.y-b.y)*(a.y-b.y));     //它可以引用類中的私有成員
     return length;
}
int main(void)
{
     Point p1(3.0,4.0),p2(6.0,8.0);
     p1.GetXY();    //成員函式的呼叫方法，通過使用物件來呼叫
     p2.GetXY();
     double d = Distance(p1,p2);     //友元函式的呼叫方法，同普通函式的呼叫一樣，不要像成員函式那樣呼叫
     cout<<d<<endl;
     system("pause");
     return 0;
}
 

下面對上面的程式碼進行輸入、輸出流的過載：

#include <cmath>
#include <iostream>
using namespace std;
class Point
{
public:
      Point(double xx,double yy)
      {
           x=xx;
           y=yy;
      }
      void GetXY();
      friend double Distance(Point &a,Point &b);
     friend ostream &operator <<(ostream &a,Point &b);
protected:
private:
      double x,y;
};
// friend ostream& operator<<(ostream& o,A& another);
ostream &operator <<(ostream &out,Point &b)   //在類中宣告的時候，可以是ostream &a，函式定義的時候也可以是ostream &out
{
     out<<"("<<b.x<<","<<b.y<<")"<<endl;
     return out;
}
void Point::GetXY()
{
     //cout<<"("<<this->x<<","<<this->y<<")"<<endl;
     //cout<<"("<<x<<","<<y<<")"<<endl;
     cout<<*this;
}
double Distance(Point &a,Point &b)
{
     double length;
     length=sqrt((a.x-b.x)*(a.x-b.x)+(a.y-b.y)*(a.y-b.y));
     return length;
}
int main(void)
{
     Point p1(3.0,4.0),p2(6.0,8.0);
     p1.GetXY();
     p2.GetXY();
     double d = Distance(p1,p2);
     cout<<d<<endl;
     system("pause");
     return 0;

}

2.類作為友元

類作為友元需要注意的是友元類和原始類之間的相互依賴關係，如果在友元類中定義的函式使用到了原始類的私有變數，那麼就需要在友元類定義的檔案中包含原始類定義的標頭檔案。但是在原始類的定義中（包含友元類宣告的那個類），就不需要包含友元類的標頭檔案.
另外，不需要在類定義前去宣告友元類，因為友元類的宣告自身就是一種宣告。

//A.h  
#pragma once  
#include <iostream>  
using namespace std;  
class A  
{  
	//friend class B;  //如果不寫這句話將會出現編譯錯誤
public:  
	~A(void);  
	A();
private:    
	int m_nItem;
}; 
//A.cpp
#include "A.h"

A::A()
{
	m_nItem =3;
}

A::~A(void)
{
}
//B.h
#pragma once  

class B  
{  
public:  
	B(void);  
	~B(void);  
	int func();  
};  
//B.cpp
#include "StdAfx.h"

#include "B.h"  
#include "A.h" //must include A.h 
#include <iostream>


B::B(void)
{
}

B::~B(void)
{
}

int B::func()  
{  
	cout<<"This is in B"<<endl;  
	A a;
	return a.m_nItem;
}  

3.類成員函式作為友元函式

這個稍微有點複雜，因為你要類成員函式作為友元，你在宣告友元的時候要用類限定符，所以必須先定義包含友元函式的類，但是在定義友元的函式時候，又必須事先定義原始類。通常的做法先定義包含友元函式的類，再定義原始類，這個順序不能亂。(如果是友元類，則沒有這種這種必須)如下面所示：

//A.h
#pragma once
#include "B.h"
class A
{
friend int B::func(A xx);
public:
	A(void):mx(20),my(30){}
	~A(void){}
private:
	int mx;
	int my;
};

//B.h
#pragma once
class A;
class B
{
public:
	B(void);
	~B(void);
	int func(A xx);
};

//B.cpp
#include "B.h"
#include "A.h"

B::B(void)
{
}
B::~B(void)
{
}
int B::func(A xx)
{
	return xx.mx * xx.my;
}

//main.cpp
#include "A.h"
#include "B.h"
#include <iostream>
using namespace std;
void main()
{
	A a;
	B b;
	cout<<b.func(a)<<endl;
	system("pause");
}

4. 友元不具有相互性，只具有單項性

若類B是類A的友元，類A不一定是類B的友元，要看在類中是否有相應的宣告。

5. 友元不能被繼承

B是A的友元類，C是B的子類，推不出C是A的友元

6. 友元不具有傳遞性

B是A的友元，C是B的友元，推不出C是A的友元

7. 友元函式的使用技巧

在用C++實現單例模式時，可以利用友元函式例項化物件。然後把類的建構函式和解構函式都設計成私有函式。

class CMySingleton
{
public:
    friend CMySingleton& InstanceMEC();

private:
    CMySingleton() {};
    CMySingleton(const CMySingleton &lxSington) {};
    ~CMySingleton(){};
};

CMySingleton& InstanceMEC()
{
    //因為函式InstanceMEC()是類ClxSingletonMEC的友元函式，所以可以訪問類所有的成員函式.所以不會有編譯錯誤
    static CMySingleton Instance; 
    return Instance;
}