友元函数有什么作用
友元函数是可以直接访问类的私有成员的非成员函数。它是定义在类外的普通函数，它不属于任何类，但需要在类的定义中加以声明，声明时只需在友元的名称前加上关键字friend，其格式如下：
friend 类型 函数名(形式参数);
友元函数的声明可以放在类的私有部分，也可以放在公有部分，它们是没有区别的，都说明是该类的一个友元函数。 一个函数可以是多个类的友元函数，只需要在各个类中分别声明。 友元函数的调用与一般函数的调用方式和原理一致。
友元函数虽然不是类成员却能够访问类的所有成员的函数。类授予它的友元特别的访问权。通常同一个开发者会出于技术和非技术的原因，控制类的友元和成员函数(否则当你想更新你的类时，还要征得其它部分的拥有者的同意)。
举例：
看下面表示有理数的一个类:
class rational {
public:
rational(int numerator = 0,int denominator = 1);
int numerator() const;
int denominator() const;
private:
...
};
这是一个没有一点用处的类。(用条款18的术语来说，接口的确最小，但远不够完整。)所以，要对它增加加，减，乘等算术操作支持，但是，该用成员函数还是非成员函数，或者，非成员的友元函数来实现呢?
当拿不定主意的时候，用面向对象的方法来考虑!有理数的乘法是和rational类相联系的，所以，写一个成员函数把这个操作包到类中。
class rational {
public:
...
const rational operator*(const rational& rhs) const;
};
(如果你不明白为什么这个函数以这种方式声明--返回一个const值而取一个const的引用作为它的参数--参考条款21-23。)
条款21: 尽可能使用const
条款22: 尽量用"传引用"而不用"传值"
条款23: 必须返回一个对象时不要试图返回一个引用
可以很容易地对有理数进行乘法操作:
rational oneeighth(1,8);
rational onehalf(1,2);
rational result = onehalf * oneeighth; // 运行良好
result = result * oneeighth; // 运行良好
但不要满足，还要支持混合类型操作，比如，rational要能和int相乘。但当写下下面的代码时，只有一半工作:
result = onehalf * 2; // 运行良好
result = 2 * onehalf; // 出错!
这是一个不好的苗头。记得吗?乘法要满足交换律。
如果用下面的等价函数形式重写上面的两个例子，问题的原因就很明显了:
result = onehalf.operator*⑵; // 运行良好
result = 2.operator*(onehalf); // 出错!
对象onehalf是一个包含operator*函数的类的实例，所以编译器调用了那个函数。而整数2没有相应的类，所以没有operator*成员函数。编译器还会去搜索一个可以象下面这样调用的非成员的operator*函数(即，在某个可见的名字空间里的operator*函数或全局的operator*函数):
result = operator*(2,onehalf); // 错误!
但没有这样一个参数为int和rational的非成员operator*函数，所以搜索失败。
再看看那个成功的调用。它的第二参数是整数2，然而rational::operator*期望的参数却是rational对象。怎么回事?为什么2在一个地方可以工作而另一个地方不行?
秘密在于隐式类型转换。编译器知道传的值是int而函数需要的是rational，但它也同时知道调用rational的构造函数将int转换成一个合适的rational，所以才有上面成功的调用(见条款m19)。换句话说，编译器处理这个调用时的情形类似下面这样:
const rational temp⑵; // 从2产生一个临时
// rational对象
result = onehalf * temp; // 同onehalf.operator*(temp);
当然，只有所涉及的构造函数没有声明为explicit的情况下才会这样，因为explicit构造函数不能用于隐式转换，这正是explicit的含义。如果rational象下面这样定义:
class rational {
public:
explicit rational(int numerator = 0,// 此构造函数为
int denominator = 1); // explicit
...
const rational operator*(const rational& rhs) const;
...
};
那么，下面的语句都不能通过编译:
result = onehalf * 2; // 错误!
result = 2 * onehalf; // 错误!
这不会为混合运算提供支持，但至少两条语句的行为一致了。
扩展资料：
我们已知道类具有封装和信息隐藏的特性。只有类的成员函数才能访问类的私有成员，程序中的其他函数是无法访问私有成员的。非成员函数可以访问类中的公有成员，但是如果将数据成员都定义为公有的，这又破坏了隐藏的特性。另外，应该看到在某些情况下，特别是在对某些成员函数多次调用时，由于参数传递，类型检查和安全性检查等都需要时间开销，而影响程序的运行效率。
为了解决上述问题，提出一种使用友元的方案。友元是一种定义在类外部的普通函数，但它需要在类体内进行说明，为了与该类的成员函数加以区别，在说明时前面加以关键字friend。友元不是成员函数，但是它可以访问类中的私有成员。友元的作用在于提高程序的运行效率，但是，它破坏了类的封装性和隐藏性，使得非成员函数可以访问类的私有成员。
友元可以是一个函数，该函数被称为友元函数；友元也可以是一个类，该类被称为友元类。
参考资料：
