如何在C++类外部访问私有/保护方法

在C++中，类的访问权限主要有三种：公有（public）、私有（private）和保护（protected）。对于公有成员（public）来说，类外部可以自由地访问和修改它们；而对于私有成员（private）和保护成员（protected），它们只能在类内部被访问。但是，在某些情况下，我们需要在类外部访问私有或保护成员。本文将介绍如何在C++类外部访问私有/保护方法。

访问私有/保护成员的方法

在C++中，有三种方法可以在类外部访问私有/保护成员：

声明该成员为友元函数（friend function）
声明该成员为友元类（friend class）
使用成员函数指针（member function pointer）

下面我们将逐一介绍这三种方法。

方法一：友元函数

友元函数是类的一种友元机制。如果一个函数被声明为一个类的友元函数，那么该函数就可以自由地访问该类的私有/保护成员。下面是一个简单的示例：

class A {
private:
    int x;
public:
    A() {
        x = 0;
    }
    friend int get_x(A); // 声明友元函数
};

int get_x(A a) {
    return a.x; // 可以访问 A 的私有成员 x
}

int main() {
    A a;
    std::cout << get_x(a) << std::endl; // 输出 0
    return 0;
}

在上面的示例中，我们定义了一个 A 类，并声明一个 get_x 函数为其友元函数。在这个函数中，我们可以自由地访问 A 类的私有成员 x。在主函数中，我们创建了一个 A 类的实例 a，并调用 get_x 函数来获取它的私有成员 x 的值。

需要注意的是，类中的任何函数都可以被声明为友元函数。同时，一个函数可以成为多个类的友元函数。

方法二：友元类

友元类是指在一个类中声明另一个类为友元，被声明的类就可以自由地访问该类的私有/保护成员。与友元函数类似，一个类可以同时被多个类声明为友元类。下面是一个示例：

class A {
private:
    int x;
public:
    A() {
        x = 0;
    }
    friend class B; // 声明类 B 为友元类
};

class B {
public:
    void set_x(A& a, int x) {
        a.x = x; // 可以访问 A 的私有成员 x
    }
};

int main() {
    A a;
    B b;
    b.set_x(a, 10);
    std::cout << a.get_x() << std::endl; // 输出 10
    return 0;
}

在上面的示例中，我们创建了一个 A 类和一个 B 类，并将 B 类声明为 A 类的友元类。在 B 类中，我们声明了一个 set_x 函数，在该函数中可以自由地访问 A 类的私有成员 x。在主函数中，我们创建了一个 A 类的实例 a 和一个 B 类的实例 b，并调用 b 的 set_x 函数来修改 a 的私有成员 x 的值。

方法三：成员函数指针

成员函数指针是指向类成员函数的指针。如果将一个成员函数指针声明为公有函数，那么它就可以被类外部的代码调用，从而实现在类外部访问私有/保护成员的目的。下面是一个示例：

class A {
private:
    int x;
public:
   A() {
        x = 0;
    }
    int get_x() const { // 声明公有成员函数
        return x;
    }
};

int main() {
    A a;
    int (A::*get_x_ptr)() const = &A::get_x; // 声明成员函数指针
    std::cout << (a.*get_x_ptr)() << std::endl; // 输出 0
    return 0;
}

在上面的示例中，我们创建了一个 A 类，并声明了一个公有成员函数 get_x 来获取 A 类的私有成员 x。在主函数中，我们声明了一个成员函数指针 get_x_ptr，将其指向 get_x 函数。通过使用成员函数指针和对象 a，我们可以在类外部调用 get_x 函数，从而获取 a 的私有成员 x 的值。

需要注意的是，成员函数指针的语法比较复杂，并且容易出错。因此，在实际使用中，建议使用前两种方法来访问私有/保护成员。