프렌드 함수와 프렌드 클래스

이전 절 ‘연산자 오버로딩 기초’에서 friend 키워드를 간단히 사용했습니다.

이번 절에서는 friend 문법 자체를 독립적으로 다룹니다. friend는 캡슐화를 일부 우회하는 강력한 도구이므로, 정확한 용도와 한계를 알고 사용하는 것이 중요합니다.

`friend`란 무엇인가?

friend는 클래스 외부의 특정 함수 또는 클래스에게 해당 클래스의 private/protected 멤버 접근 권한을 부여하는 키워드입니다.

즉, “이 함수(또는 이 클래스)만 특별히 내부 구현에 접근하도록 허용”하는 선언입니다.

프렌드 함수 (`friend function`)

프렌드 함수는 클래스의 멤버 함수는 아니지만, 멤버처럼 내부 데이터에 접근할 수 있습니다.

프렌드 함수 기본 예시

#include <iostream>

class Box {
private:
    int width;
    int height;

public:
    Box(int w, int h) : width(w), height(h) {}

    // area 함수에 private 접근 권한 부여
    friend int area(const Box& b);
};

int area(const Box& b) {
    return b.width * b.height; // private 멤버 접근 가능
}

int main() {
    Box b(3, 4);
    std::cout << area(b) << "\n"; // 12
}

프렌드 함수는 객체를 호출 주체(this)로 갖지 않으므로, 좌측 피연산자가 클래스 객체가 아닌 경우(예: std::cout << obj)에 특히 유용합니다.

프렌드 클래스 (`friend class`)

특정 클래스 전체에 접근 권한을 주고 싶을 때는 friend class를 사용합니다.

프렌드 클래스 예시

#include <iostream>
#include <string>

class SecretVault {
private:
    std::string code{"A1B2C3"};

    friend class VaultInspector; // VaultInspector는 private 접근 가능
};

class VaultInspector {
public:
    void printCode(const SecretVault& vault) const {
        std::cout << "Vault code: " << vault.code << "\n";
    }
};

int main() {
    SecretVault vault;
    VaultInspector inspector;
    inspector.printCode(vault);
}

프렌드 클래스는 권한 범위가 넓으므로, 필요한 최소 범위로 제한하는 것이 좋습니다.

`operator<<`와 프렌드의 관계

operator<<는 보통 다음 이유로 프렌드 함수로 선언됩니다.

좌측 피연산자가 std::ostream이므로 멤버 함수로 만들기 부적합
객체 내부 상태를 출력하려면 private 접근이 필요한 경우가 많음

operator<< 프렌드 패턴

#include <iostream>

class Point {
private:
    int x, y;

public:
    Point(int _x, int _y) : x(_x), y(_y) {}
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Point& p);
};

std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Point& p) {
    os << "(" << p.x << ", " << p.y << ")";
    return os;
}

이 패턴은 ‘연산자 오버로딩 기초’와 함께 이해하면 더 명확합니다.

다형성 계층(기반/파생 클래스)에서 출력 연산자를 설계할 때도 같은 원칙이 적용됩니다. operator<<의 피연산자를 값(Base)으로 받으면 객체 슬라이싱이 발생할 수 있으므로, 보통 const Base&를 사용해 다형성을 유지합니다. 이 개념은 10장의 ‘다형성과 가상 함수’와 함께 보면 설계 의도가 더 분명해집니다.