[C++] friend 키워드

friend

접근 제한자를 무력화하여 외부에서도 private, protected 멤버에 접근할 수 있도록 하는 키워드

주로 클래스에서 멤버 함수가 아닌 함수가 private한 멤버 변수에 접근하려고 할 때 사용한다.
클래스에서 멤버 함수와 전역 함수를 정의하는 것의 차이를 잘 모르겠다면 아래의 게시글을 참고한다.

[C++] 오버로딩 (Overloading) - 2. 연산자

[C++] 오버로딩 (Overloading) - 1.함수, 생성자 오버로딩 (overloading) 같은 이름의 메소드(method) 또는 생성자를 매개변수의 개수나 타입을 다르게 지정함으로써 2개 이상 정의하는 것 함수 오버로딩 함

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friend 선언

friend 키워드를 이용하여 만들 수 있는 형태는 전역 함수, 클래스, 멤버 함수 총 3가지이다.

friend 전역 함수

friend 함수는 다음과 같이 선언한다.
friend 키워드는 함수의 원형에서만 사용하고, 정의하는 부분에서는 적지 않는다.

 friend 클래스명 함수명(매개변수);
 
// example
friend Point sum(int x, int y);

friend 클래스

friend 클래스는 다음의 구문을 friend를 맺으려는 클래스 내에 정의한다.

friend class 클래스명;

여기서 만약 쌍방으로 friend로 되어 있지 않다면 friend를 요청받은 클래스만 정보를 공유하고 반대로 접근하는 것은 불가능하다.

한 쪽으로만 접근이 가능한 경우

 class A {
private:
	int x;
public:
	friend class B;
};
 
class B {
private:
	int y;
};

이 경우, B는 A의 private한 멤버 변수 x에 접근할 수 있지만, A는 B의 private한 멤버 변수 y에 접근할 수 없다.

양 쪽으로 접근이 가능한 경우

 class A {
private:
	int x;
public:
	friend class B;
};
 
class B {
private:
	int y;
public:
	friend class A;
};

쌍방으로 friend를 설정하면, 각자의 클래스 멤버 변수에 접근할 수 있다.

friend 멤버 함수

특정 클래스의 멤버 함수만을 friend로 설정하여, 한정적으로 private한 정보에 접근할 수 있도록 한다.
이를 통해 정보 은닉 및 캡슐화가 강해진다.

 class A {
private:
	int x;
public:
	friend void B::access(const A& x);	// friend 멤버 함수 선언
};
 
class B {
private:
	int y;
public:
	void access(const A& x);
};

클래스 B의 멤버 함수인 access만이 클래스 A의 멤버 변수인 x에 접근할 수 있다.

friend 키워드 사용하기

각 객체에 숫자를 부여하여 응용하는 간단한 클래스를 구현한다.

friend 전역 함수

friend 키워드를 사용하지 않은 경우 (컴파일 오류 발생)

 #include <iostream>
using namespace std;
 
class Example {
private:
	int num;
 
public:
	Example(int _num);
	void printNum();
};
 
Example::Example(int _num) {
	num = _num;
}
 
Example sum(const Example& a, const Example& b) {    // 전역함수로 선언
	Example temp(a.num + b.num);
	return temp;
}
 
void Example::printNum() {
	cout << num << endl;
}
 
int main() {
	Example a(10);
	Example b(20);
 
	Example c = sum(a, b);
	c.printNum();
	return 0;
}

Example temp(a.num, b.num)에서 a와 b의 멤버 변수가 private인 관계로 접근할 수 없다.
이때 다음과 같이 Sum 함수를 friend로 선언하여 클래스 내에 정의하면 private 멤버 변수에 접근할 수 있다.

friend Example sum(const Example& a, const Example& b);

friend 키워드를 사용한 경우 (컴파일 오류 X)

 #include <iostream>
using namespace std;
 
class Example {
private:
	int num;
 
public:
	Example(int _num);
	void printNum();
	friend Example sum(const Example& a, const Example& b);
};
 
Example::Example(int _num) {
	num = _num;
}
 
Example sum(const Example& a, const Example& b) {
	Example temp(a.num + b.num);
	return temp;
}
 
void Example::printNum() {
	cout << num << endl;
}
 
int main() {
	Example a(10);
	Example b(20);
 
	Example c = sum(a, b);
	c.printNum();
	return 0;
}

전역함수 sum을 friend 함수로 정의함으로써, a와 b의 private 멤버 변수 num을 합하여 객체 c를 생성할 수 있었다.

friend 클래스

 #include <iostream>
using namespace std;
 
class Ex2;    // 전방선언 -> Ex2가 Ex1의 멤버를 friend로 선언하기 이전에 미리 Ex1 멤버의 선언을 알아야 함
			  // 순환 참조를 피하기 위함	
class Ex1 {
private:
	int num;
 
public:
	Ex1(int _num) { num = _num; }
	void sum(const Ex2&);
	void printNum();
};
 
 
class Ex2 {
private:
	int num;
 
public:
	Ex2(int _num) { num = _num; }
	friend class Ex1;	// friend 클래스 선언
};
 
 
void Ex1::sum(const Ex2& a) {
	this->num += a.num;		// Ex2 클래스의 private 멤버 변수에 접근
}
 
void Ex1::printNum() {
	cout << this->num << endl;
}
 
int main() {
	Ex1 ex1(10);
	Ex2 ex2(20);
 
	ex1.printNum();
	ex1.sum(ex2);
	ex1.printNum();
 
	return 0;
}

 10
30

순환 참조를 피하기 위해서 맨 앞에 Ex2 클래스의 원형을 미리 선언하였다.
클래스 Ex1에는 멤버 함수로 num 값을 더하는 sum 함수와 num을 출력하는 printNum 함수가 있다.
클래스 Ex2에 Ex1를 friend로 지정하여, Ex1는 클래스 Ex2의 private한 멤버 변수 num에 접근할 수 있다.
따라서 값이 10에서 30으로 변하였다.

friend 멤버 함수

 #include <iostream>
using namespace std;
 
class Ex2;    // 전방선언
 
class Ex1 {
private:
	int num;
 
public:
	Ex1(int _num) { num = _num; }
	void sum(const Ex2&);
	void printNum();
};
 
 
class Ex2 {
private:
	int num;
 
public:
	Ex2(int _num) { num = _num; }
	friend void Ex1::sum(const Ex2&);	// friend 멤버 함수 선언
};
 
 
void Ex1::sum(const Ex2& a) {
	this->num += a.num;		// Ex2 클래스의 private 멤버 변수에 접근
}
 
void Ex1::printNum() {
	cout << this->num << endl;
}
 
int main() {
	Ex1 ex1(10);
	Ex2 ex2(20);
 
	ex1.printNum();
	ex1.sum(ex2);
	ex1.printNum();
 
	return 0;
}

 10
30

Ex1 클래스에 멤버 함수 sum을 구현하였고, 이를 Ex2에서 friend 멤버 함수로 선언하였다.
따라서 Ex1의 멤버 함수 sum을 통해서는 Ex2의 private 멤버 변수에 접근할 수 있다.
ex1 객체에서 sum을 호출하여 ex2 객체의 num 값에 접근하였고, 이를 통해 값이 10에서 30으로 변하였다.

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	friend 클래스명 함수명(매개변수);

	// example
	friend Point sum(int x, int y);

	class A {
	private:
	int x;
	public:
	friend class B;
	};

	class B {
	private:
	int y;
	};

	#include <iostream>
	using namespace std;

	class Example {
	private:
	int num;

	public:
	Example(int _num);
	void printNum();
	};

	Example::Example(int _num) {
	num = _num;
	}

	Example sum(const Example& a, const Example& b) { // 전역함수로 선언
	Example temp(a.num + b.num);
	return temp;
	}

	void Example::printNum() {
	cout << num << endl;
	}

	int main() {
	Example a(10);
	Example b(20);

	Example c = sum(a, b);
	c.printNum();
	return 0;
	}

	#include <iostream>
	using namespace std;

	class Ex2; // 전방선언 -> Ex2가 Ex1의 멤버를 friend로 선언하기 이전에 미리 Ex1 멤버의 선언을 알아야 함
	// 순환 참조를 피하기 위함
	class Ex1 {
	private:
	int num;

	public:
	Ex1(int _num) { num = _num; }
	void sum(const Ex2&);
	void printNum();
	};


	class Ex2 {
	private:
	int num;

	public:
	Ex2(int _num) { num = _num; }
	friend class Ex1; // friend 클래스 선언
	};


	void Ex1::sum(const Ex2& a) {
	this->num += a.num; // Ex2 클래스의 private 멤버 변수에 접근
	}

	void Ex1::printNum() {
	cout << this->num << endl;
	}

	int main() {
	Ex1 ex1(10);
	Ex2 ex2(20);

	ex1.printNum();
	ex1.sum(ex2);
	ex1.printNum();

	return 0;
	}

	#include <iostream>
	using namespace std;

	class Ex2; // 전방선언

	class Ex1 {
	private:
	int num;

	public:
	Ex1(int _num) { num = _num; }
	void sum(const Ex2&);
	void printNum();
	};


	class Ex2 {
	private:
	int num;

	public:
	Ex2(int _num) { num = _num; }
	friend void Ex1::sum(const Ex2&); // friend 멤버 함수 선언
	};


	void Ex1::sum(const Ex2& a) {
	this->num += a.num; // Ex2 클래스의 private 멤버 변수에 접근
	}

	void Ex1::printNum() {
	cout << this->num << endl;
	}

	int main() {
	Ex1 ex1(10);
	Ex2 ex2(20);

	ex1.printNum();
	ex1.sum(ex2);
	ex1.printNum();

	return 0;
	}