为什么我们不能在map中有一个不可变版本的operator[]？

Question

以下代码运行良好：

std::map<int, int>& m = std::map<int, int>();
int i = m[0];

但不包括以下代码：

// error C2678: binary '[' : no operator...
const std::map<int, int>& m = std::map<int, int>();
int i = m[0];

大多数情况下，我更喜欢让我的大部分东西变成不可变的，原因是：

http://www.javapractices.com/topic/TopicAction.do?Id=29

我查看地图源代码。它有：

mapped_type& operator[](const key_type& _Keyval)

有没有任何原因，导致std::map无法提供

const mapped_type& operator[](const key_type& _Keyval) const

- Cheok Yan Cheng

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现在Roger Pate已经纠正了我（现已删除的）错误答案，我发现这个问题更有趣了——为什么不使用const版本的operator[]，如果条目不在映射中，则抛出异常（或具有未定义的行为）？ - Michael Burr

@Michael：我完全同意。我从来没有认为“好吧，只需使用find和check！”是一个很好的答案；它更加笨拙。在vector中，at会抛出异常，为什么map中的operator[] const不能抛出异常呢？ - GManNickG

Answer 1

原因在于std::map的语义规定，如果您尝试访问不存在的键的元素，则会创建一个默认构造的元素。换句话说，如果位置0上不存在int，则m[0]将在该位置创建一个int。显然，这与const map不兼容。

您可能会说“好吧，制作一个operator[]的const版本，并使其不执行此操作！”但是有两个问题：语义上的差异将是非明显且令人困惑的，并且如果您尝试访问不存在的键，不清楚应该发生什么（抛出异常？）。

相反，您应该使用地图上的find()方法，它将返回指向您要查找的键/值对的迭代器。查找与operator[]完全一样有效，可以用于const maps（在这种情况下返回一个const迭代器），并且如果键不存在，它将返回end()迭代器。

- Tyler McHenry

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我不确定是否订阅“confusing”参数，因为正如这个用户所演示的那样，它本身就很令人困惑。而且map.find(key)->second并不像map[key]那样好用。考虑到已经存在所有的“未定义行为”，再增加一个也不会太过失礼 :p - Matthieu M.

关于在这里允许未定义的行为，这意味着对于一个未知内容的映射，您必须始终在查找之前先进行检查，以避免它，这可能不是特别明智的使用模式。 - visitor

@Matthieu 我同意当前的行为不是直观的，但它是一致的，因此一旦你找到了它，就不会感到困惑。拥有两个版本的operator []，其中一个保证始终有效，另一个可能在某些情况下引发异常或导致未定义的行为，并且唯一的区别是底层对象是否为const，这将是令人困惑的，因为在其他地方更改变量的const性质可能会大大改变程序的行为，而不会导致任何编译时错误或警告。 - Tyler McHenry

我理解你的观点，实际上我一直觉得 Boost Serialization 有点烦人，因为序列化和反序列化之间唯一的区别就是运算符的常量性... - Matthieu M.

Answer 2

operator[]会在map中不存在该条目时创建它。如果operator[]被实现为const map，则这是不可能的。以下是The C++ Programming Language中给出的解释：

当键值未找到时，对map进行下标操作会添加一个默认元素。因此，const map没有operator[]的版本。此外，只有当mapped_type（value type）具有默认值时，才能使用下标操作。如果程序员只想查看是否存在某个键，则可以使用find()操作（§17.4.1.6）来定位键而不修改map。

- Vijay Mathew

Answer 3

它确实有一个不可变版本，称为find()。

- Sam Harwell

Answer 4

operator[] 如果找不到键，则会插入，因此它不能是常量成员函数。

- Axel Gneiting