为什么重载的operator<<无法访问Box类的私有成员

C++类的私有成员遵循严格的访问控制规则：私有成员仅允许类自身的成员函数、以及类显式声明的友元函数/友元类访问。
你实现的ostream& operator<<(ostream& out, const Box& B)是全局作用域的独立函数，既不属于Box类的成员，也没有被Box声明为友元，因此直接访问Box实例的私有成员l、b、h时，会被编译器判定为权限非法。
另外原代码的operator<<实现还有一个逻辑问题：函数接收了输出流参数out，但内部却用cout输出，会导致向非标准输出流（比如文件流、字符串流）写入时逻辑错误。

方案1：将流操作符声明为Box类的友元（推荐） #

这是C++中重载流输出操作符的标准写法，只需要在Box类的公有区域添加友元声明，授予该全局函数私有成员访问权限即可，修正后的完整代码如下：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

class Box{
    int l, b, h;
public:
    Box(): l(0), b(0), h(0) {}
    Box(int length, int breadth, int height): l(length), b(breadth), h(height) {}
    bool operator<(const Box& B) const { // 补充const修饰，支持const实例调用
        if (l < B.l) return true;
        if (b < B.b && l == B.l) return true;
        if (h < B.h && b == B.b && l == B.l) return true;
        return false;
    }
    // 友元声明，授予流操作符私有成员访问权限
    friend ostream& operator<<(ostream& out, const Box& B);
};

ostream& operator<<(ostream& out, const Box& B){
    out << B.l << " " << B.b << " " << B.h; // 替换为传入的out流，适配所有输出流场景
    return out;
}

方案2：添加公有成员访问器 #

如果不希望使用友元，可以为三个私有成员添加公有的只读get方法，流操作符通过公有方法获取成员值，无需直接访问私有成员：

class Box{
    int l, b, h;
public:
    Box(): l(0), b(0), h(0) {}
    Box(int length, int breadth, int height): l(length), b(breadth), h(height) {}
    bool operator<(const Box& B) const {
        if (l < B.l) return true;
        if (b < B.b && l == B.l) return true;
        if (h < B.h && b == B.b && l == B.l) return true;
        return false;
    }
    // 公有只读访问接口
    int getLength() const { return l; }
    int getBreadth() const { return b; }
    int getHeight() const { return h; }
};

ostream& operator<<(ostream& out, const Box& B){
    out << B.getLength() << " " << B.getBreadth() << " " << B.getHeight();
    return out;
}

注：原代码中operator<的入参和函数本身都没有加const修饰，会导致传入const Box实例、或者对const Box容器排序时出现编译错误，上述代码已经同步修正该问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者suraj patil