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C++のfriend（フレンド）関数とは？必要になる場面と使い方を解説

C++におけるfriend（フレンド）関数は、クラスのスコープ外で定義される関数でありながら、そのクラスのすべてのprivateメンバーおよびprotectedメンバーにアクセスする権限を持つ特別な関数です。フレンド関数のプロトタイプ宣言はクラス定義内に記述しますが、あくまで「宣言」だけであり、フレンド関数自体はそのクラスのメンバ関数にはなりません。

フレンドとして指定できるのは、通常の関数だけでなく、関数テンプレート、メンバ関数、さらにはクラスやクラステンプレートも可能です。クラスをフレンドとして指定した場合、そのクラス全体とそのすべてのメンバがフレンドとなります。

friend関数の宣言方法

ある関数をクラスのフレンドとして宣言するには、クラス定義の中で関数のプロトタイプの前にfriend 

class Box {
    double width;
public:
    double length;
    friend void printWidth( Box box );
    void setWidth( double wid );
};

クラス全体をフレンドにする場合

ClassTwoクラスのすべてのメンバ関数をClassOneクラスのフレンドにしたい場合は、ClassOneの定義内に次のように記述します。

friend class ClassTwo;

サンプルコード

以下は、friend関数を使ってクラスのprivateメンバにアクセスする具体例です。

#include <iostream>
using namespace std;

class Box {
    double width;   // privateメンバ
public:
    friend void printWidth( Box box );  // フレンド宣言
    void setWidth( double wid );
};

// メンバ関数の定義
void Box::setWidth( double wid ) {
    width = wid;
}

// 注意：printWidth()はどのクラスのメンバ関数でもない
void printWidth( Box box ) {
    /* printWidth()はBoxのフレンドなので、
       このクラスの任意のメンバに直接アクセスできる */
    cout << "Width of box : " << box.width << endl;
}

// プログラムのmain関数
int main() {
    Box box;

    // メンバ関数を使って幅を設定
    box.setWidth(10.0);

    // フレンド関数を使って幅を出力
    printWidth( box );

    return 0;
}

実行結果

このプログラムを実行すると、次の出力が得られます。

Width of box: 10

friend関数が必要な理由

この例では、printWidth()はBoxクラスのメンバ関数ではないにもかかわらず、クラスのprivateメンバ変数widthに直接アクセスできています。

このような仕組みが役立つ場面としては、例えば以下のようなケースが挙げられます。

  • 二項演算子（+や<<など）のオーバーロードで、左右両方のオペランドに自然にアクセスしたい場合
  • 複数のクラスにまたがる処理を行うヘルパー関数を作りたい場合
  • 密接に関連する2つのクラス間で内部データを共有したい場合

ただし、friend指定はカプセル化を意図的に緩める行為でもあるため、乱用せず、本当に外部アクセスが必要な場面に限定して使うことが推奨されます。

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