C++ - 重载 [] 运算符

Question

我有一个模板类Array：

template <class T=int, int SIZE=10>
class Array {
    T TheArray[SIZE];
public:
    void Initialize() {
        for (int idx=0; idx < SIZE; idx++) {
            TheArray[idx] = T();
        }
    }

    T& operator [](int idx) {
        return TheArray[idx];
    }

    T operator [](int idx) const {
        return TheArray[idx];
    }
}

我对运算符[]重载有一些问题（我在网上找到了这个例子）。

我理解T& operator [](int idx)返回索引为idx的数组值的引用，而T operator [](int idx) const返回它的值。 然而，我不确定在什么情况下使用[]运算符会返回引用或值。

此外，如果我将T operator [](int idx) const更改为T operator [](int idx)，编译器会报错。为什么呢？ 我可以理解编译器之所以会报错是因为只有返回类型不同，但为什么添加const时它不会报错呢？这只意味着类内部没有被修改，对吗？

我尝试调试这个小的主要实现：

int main() {
    int val;
    Array<> intArray;

    intArray.Initialize();
    val = intArray[1];
    printf("%d", intArray[1]);
    intArray[1] = 5;
}

每次调用T& operator [](int idx)，为什么会这样？谢谢。

- Mojo28

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顺便提一下，最好使用适当的构造函数来代替像 initialize 这样的函数。C++ 为对象初始化提供了一个完美的工具，那就是构造函数。 - SergeyA

Answer 1

operator[] 重载将基于您调用它的对象的 const 限定符进行选择。

Array<> intArray;
intArray[1]; //calls T& operator[]

const Array<> constArray;
constArray[1]; //calls T operator[]

如果你从 T operator[] 中去掉 const，那么会出现错误，因为成员函数不能具有相同的 const 限定符和参数，否则就无法在它们之间进行选择。

- TartanLlama

Answer 2

首先，将[]视为调用this->operator[]的语法糖。

如果this是一个const指针，则将调用const版本，否则将调用非const版本。

接下来，您应该使用const T& operator [](int idx) const {，即使const版本返回const引用。这将节省进行深度复制的开销。

最后，函数的const性质确实是其签名的一部分。这使得您可以根据const性质进行重载。否则，您就无法拥有两个operator[]版本。

- Bathsheba

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在这里，我甚至会称返回临时引用而不是const引用为设计上的问题/错误，因为它会导致不一致性，例如：为什么我不能在memcpy中使用const参数？ 人们应该以标准库为导向，以避免出现意外行为，std::vector返回一个const引用。 - AliciaBytes