这个C++语法是什么意思，为什么它能够工作？

Question

我在查看OpenDE的源代码时发现了一些奇怪的用法，使用类的数组索引运算符'[]'。以下是一个简化的例子展示此语法：

#include <iostream>

class Point
{
public:
    Point() : x(2.8), y(4.2), z(9.5) {}

    operator const float *() const
    {
        return &x;
    }

private:
    float x, y, z;
};

int main()
{
    Point p;
    std::cout << "x: " << p[0] << '\n'
              << "y: " << p[1] << '\n'
              << "z: " << p[2];
}

输出：

x: 2.8
y: 4.2
z: 9.5

这里发生了什么？为什么这个语法可以工作？Point类没有重载operator []，但是这里的代码正在尝试进行某种自动转换到float。

我以前从未见过这种用法--至少看起来很不寻常和令人惊讶。

谢谢

- greatwolf

---

请注意，要确定代码是使用operator[]还是指针转换函数，可以通过以下奇怪的测试：如果0[p]能够正常工作，则表示使用了指针转换。如果0[p]无法正常工作，但p[0]可以正常工作，则表示使用了operator[]。 - Johannes Schaub - litb

Answer 1

p被隐式转换为指向x的const float* const，因此*p是x，*(p+1)是y，以此类推。

当然，这种做法非常奇怪（而且令人困惑！）。如果他们确实想要这样做，通常最好将x、y和z存储在数组中，并编写一个函数来获取整个数组。

- rlbond

---

更不用说这完全是不安全的，因为 x、y 和 z 在内存中的位置没有被明确定义。 - D.Shawley

@D.Shawley：说得好。虽然“合理”的编译器可能会这样做，但我不认为有任何保证这种布局是标准的。 - rlbond

另一个缺点是，如果你意外将 Point 对象用作布尔值，它会神秘地“起作用”，并且始终返回 true，因为它强制转换 Point -> 指针 -> 布尔值。 - Henk

@Jonathan Leffler，您是正确的，这是由C++标准9.2/12保证的：“未经访问说明符介入声明的（非联合）类的非静态数据成员被分配，以便稍后的成员在类对象内具有更高的地址。” - Kirill V. Lyadvinsky

@Jonathan Leffler：顺序有保证，但不能保证 y 立即跟在 x 后面。编译器可能会为任何原因插入填充。 - D.Shawley

Answer 2

这里的想法是通过下标或名称为 Point 的成员提供访问权限。如果您想这样做，最好重载 operator[]，类似于以下内容：

struct Point { 
    float x, y, z;

    float &operator[](size_t subscript) { 
        switch(subscript) {
            case 0: return x;
            case 1: return y;
            case 2: return z;
            default:  throw std::range_error("bad subscript");
        }
    }
};

这样做的好处是，如果编译器在浮点数之间插入填充(padding)，它仍然可以正常工作 -- 任何能够读懂C++的人都应该能够轻松理解，不会有任何问题。

- Jerry Coffin

---

好观点。这也是我所思考的。我知道当我浏览源代码时，代码在做什么并不明显。我认为这绝对属于“过于聪明而不好的代码”。 :P - greatwolf

+1 对于“正确”的代码 - 安全，处理错误，易读等。 - JBRWilkinson

Answer 3

这只是将成员数据视为数组的一种方法。您也可以使用结构体来实现这一点。当您想要可读性，但又想能够迭代简单数据结构时，这非常有用。一个示例用途是以这种方式声明矩阵：

typedef struct {
   CGFloat m11,m12,m13,m14;
   CGFloat m21,m22,m23,m24;
   CGFloat m31,m32,m33,m34;
   CGFloat m41,m42,m43,m44;
} CATransform3D;

您可以通过名称方便地引用每个单元格，但是您也可以在任何地方传递指向m11的指针（并且C将把您的结构视为数组，其中m11是第一个元素），并迭代所有元素。

- Vasiliy Kulakov