酷客网C++11 friend，friend关键字在C++中是一个比较特别的存在。因为我们常常会发现，一些面向对象程序语言，比如Java，就没有定义friend关键字。friend关键字用于声明类的友元，友元可以无视类中成员的属性。无论成员是public、protected或是private的，友元类或友元函数都可以访问，这就完全破坏了面向对象编程中封装性的概念。因此，使用friend关键字充满了争议性。在通常情况下，面向对象程序开发的专家会建议程序员使用Get/Set接口来访问类的成员，但有的时候，friend关键字确实会让程序员少写很多代码。因此即使存在争论，friend还是在很多程序中被使用到。而C++11对friend关键字进行了一些改进，以保证其更加好用。我们可以看看下面的例子。
class Poly;
typedef Poly P;
class LiLei {
friend class Poly; // C++98通过, C++11通过
};
class Jim {
friend Poly; // C++98失败, C++11通过
};
class HanMeiMei {
friend P; // C++98失败, C++11通过
};
我们声明了3个类型：LiLei、Jim和HanMeiMei，它们都有一个友元类型Poly。从编译通过与否的状况中我们可以看出，在C++11中，声明一个类为另外一个类的友元时，不再需要使用class关键字。本例中的Jim和HanMeiMei就是这样一种情况，在HanMeiMei的声明中，我们甚至还使用了Poly的别名P，这同样是可行的。
虽然在C++11中这是一个小的改进，却会带来一点应用的变化—程序员可以为类模板声明友元了。这在C++98中是无法做到的。比如下面这个例子。
class P;
template <typename T> class People {
friend T;
};
People<P> PP; // 类型P在这里是People类型的友元
People<int> Pi; // 对于int类型模板参数，友元声明被忽略
对于People这个模板类，在使用类P为模板参数时，P是People<P>的一个friend类。而在使用内置类型int作为模板参数的时候，People<int>会被实例化为一个普通的没有友元定义的类型。这样一来，我们就可以在模板实例化时才确定一个模板类是否有友元，以及谁是这个模板类的友元。这是一个非常有趣的小特性，在编写一些测试用例的时候，使用该特性是很有好处的。我们看看下面的例子，该例子源自一个实际的测试用例。
// 为了方便测试，进行了危险的定义
#ifdef UNIT_TEST
#define private public
class Defender {
#endif
public:
void Defence(int x, int y){}
void Tackle(int x, int y){}
private:
int pos_x = 15;
int pos_y = 0;
int speed = 2;
int stamina = 120;
};
class Attacker {
public:
void Move(int x, int y){}
void SpeedUp(float ratio){}
private:
int pos_x = 0;
int pos_y = -30;
int speed = 3;
int stamina = 100;
};
#ifdef UNIT_TEST
class Validator {
public:
void Validate(int x, int y, Defender & d){}
void Validate(int x, int y, Attacker & a){}
};
int main() {
Defender d;
Attacker a;
a.Move(15, 30);
d.Defence(15, 30);
a.SpeedUp(1.5f);
d.Defence(15, 30);
Validator v;
v.Validate(7, 0, d);
v.Validate(1, -10, a);
return 0;
}
#endif
测试人员的目的是在一系列函数调用后，检查Attacker类变量a和Defender类变量d中成员变量的值是否符合预期。这里，按照封装的思想，所有成员变量被声明为private的。但Attacker和Defender的开发者为了方便，并没有为每个成员写Get函数，也没有为Attacker和Defender增加友元定义。而测试人员为了能够快速写出测试程序，采用了比较危险的做法，即使用宏将private关键字统一替换为public关键字。这样一来，类中的private成员就都成了public的。这样的做法存在4个缺点：一是如果侥幸程序中没有变量包含private字符串，该方法可以正常工作，但反之，则有可能导致严重的编译时错误；二是这种做法会降低代码可读性，因为改变了一个常见关键字的意义，没有注意到这个宏的程序员可能会非常迷惑程序的行为；三是如果在类的成员定义时不指定关键字（如public、private、protect等），而使用默认的private成员访问限制，那么该方法也不能达到目的；四则很简单，这样的做法看起来也并不漂亮。
不过由于有了扩展的friend声明，在C++11中，我们可以将Defender和Attacker类改良一下。我们看看下面的例子。
template <typename T> class DefenderT {
public:
friend T;
void Defence(int x, int y){}
void Tackle(int x, int y){}
private:
int pos_x = 15;
int pos_y = 0;
int speed = 2;
int stamina = 120;
};
template <typename T> class AttackerT {
public:
friend T;
void Move(int x, int y){}
void SpeedUp(float ratio){}
private:
int pos_x = 0;
int pos_y = -30;
int speed = 3;
int stamina = 100;
};
using Defender = DefenderT<int>; // 普通的类定义，使用int做参数
using Attacker = AttackerT<int>;
#ifdef UNIT_TEST
class Validator {
public:
void Validate(int x, int y, DefenderTest & d){}
void Validate(int x, int y, AttackerTest & a){}
};
using DefenderTest = DefenderT<Validator>; // 测试专用的定义，Validator类成为友元
using AttackerTest = AttackerT<Validator>;
int main() {
DefenderTest d;
AttackerTest a;
a.Move(15, 30);
d.Defence(15, 30);
a.SpeedUp(1.5f);
d.Defence(15, 30);
Validator v;
v.Validate(7, 0, d);
v.Validate(1, -10, a);
return 0;
}
#endif
我们把原有的Defender和Attacker类定义为模板类DefenderT和AttackerT。而在需要进行测试的时候，我们使用Validator为模板参数，实例化出DefenderTest及AttackerTest版本的类，这个版本的特点是，Validator是它们的友元，可以任意访问任何成员函数。而另外一个版本则是使用int类型进行实例化的Defender和Attacker，按照C++11的定义，它们不会有友元。因此这个版本保持了良好的封装性，可以用于提供接口用于常规使用。
值得注意的是，我们使用了using来定义类型的别名，这跟使用typedef的定义类型的别名是完全一样的。
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