友元函数和友元类

友元

友元是 C++ 提供的一种 打破封装 的机制，允许 友元函数 或 友元类 访问某个类的 非公有成员（private/protected）。

友元函数

友元函数 可以 直接访问 类的所有 成员，它是 定义在类外部 的 普通函数 ，不属于任何类，但需要在类的内部声明，声明时需要加friend 关键字。

运算符重载（<<, >>）

class Student {
private:
    std::string name;
    int age;

public:
    Student(std::string n, int a) : name(n), age(a) {}

    // 声明友元函数（用于 operator<<）
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Student& s);
};

// 定义 operator<<（可以访问私有成员）
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Student& s) {
    os << "Name: " << s.name << ", Age: " << s.age;
    return os;
}

int main() {
    Student s("Alice", 20);
    std::cout << s << std::endl;  // 输出：Name: Alice, Age: 20
    return 0;
}

假设<<重载为成员函数，那 对象就是第一个参数，cout是第二个参数，使用时就是a << cout

同理，如果>>重载成成员函数，那使用时就是 a >> cin,所以<<和>>不能重载成成员函数

重载为全局函数，那第一个参数就可以设置为cout和cin了，使用时就是cout<<a和 cin>>a,这就对味了，并设置友元函数使其可以直接访问非公有成员

友元类

友元类的所有成员函数都是另一个类的友元函数，友元类的所有成员函数都可以访问另一个类中的非公有成员。
1.友元关系是单向的，不具有交换性。
比如上述Time 类和 Date 类，在 Time 类中声明 Date 类为其友元类，那么可以在 Date 类的成员函数中可以直接访问 Time 类的私有成员变量，但想在Time 类中访问 Date 类中私有的成员变量则不行。
2.友元关系不能传递
如果 B 是 A 的友元， C 是 B 的友元，则不能说明 C 时 A 的友元。
3.友元关系不能继承

内部类

如果一个类定义在另一个类的内部，这个类就叫做内部类 。
注意： 内部类是外部类的友元类
特性：

1. 内部类可以定义在外部类的 public 、 protected 、 private 都是可以的。
2. sizeof( 外部类 )= 外部类，和内部类没有任何关系。