面试题：C++ 类访问控制与友元函数及友元类的交互

Question

定义一个C++类A，其中有private成员变量m_data。编写一个友元函数friendFunc和一个友元类FriendClass，使得friendFunc能够访问A的m_data，FriendClass的成员函数也能访问A的m_data。并解释友元机制在访问控制中的作用和潜在风险。

Answer 1

#include <iostream>

class A {
private:
    int m_data;

    // 声明友元函数
    friend void friendFunc(A& a);

    // 声明友元类
    friend class FriendClass;

public:
    A(int data) : m_data(data) {}
};

// 友元函数定义
void friendFunc(A& a) {
    std::cout << "Friend function accessing m_data: " << a.m_data << std::endl;
}

class FriendClass {
public:
    void accessData(A& a) {
        std::cout << "Friend class member function accessing m_data: " << a.m_data << std::endl;
    }
};

友元机制在访问控制中的作用

1. 突破封装限制：友元机制允许非类成员函数（友元函数）或其他类（友元类）访问该类的私有和保护成员，打破了类的封装性，在特定场景下方便了数据访问和操作。
2. 提高代码效率：例如在一些需要频繁访问类私有成员的函数中，将其设为友元函数可以避免通过类的公有接口来间接访问，从而提高效率。

潜在风险

1. 破坏封装性：破坏了类的封装特性，使得类的内部实现细节对外部可见，降低了类的独立性和可维护性。如果类的内部结构改变，可能影响到所有依赖友元机制的代码。
2. 降低安全性：由于友元可以直接访问类的私有成员，一旦友元函数或友元类的代码出现错误，可能导致对类数据的非法访问或修改，增加了程序出错的风险。