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C++重载[](下标运算符)详解

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C++ 规定,下标运算符[ ]必须以成员函数的形式进行重载。该重载函数在类中的声明格式如下:

返回值类型 & operator[ ] (参数);

或者:

const 返回值类型 & operator[ ] (参数) const;

使用第一种声明方式,[ ]不仅可以访问元素,还可以修改元素。使用第二种声明方式,[ ]只能访问而不能修改元素。在实际开发中,我们应该同时提供以上两种形式,这样做是为了适应 const 对象,因为通过 const 对象只能调用 const 成员函数,如果不提供第二种形式,那么将无法访问 const 对象的任何元素。

下面我们通过一个具体的例子来演示如何重载[ ]。我们知道,有些较老的编译器不支持变长数组,例如 VC6.0、VS2010 等,这有时候会给编程带来不便,下面我们通过自定义的 Array 类来实现变长数组。
#include <iostream>
using namespace std;

class Array{
public:
    Array(int length = 0);
    ~Array();
public:
    int & operator[](int i);
    const int & operator[](int i) const;
public:
    int length() const { return m_length; }
    void display() const;
private:
    int m_length;  //数组长度
    int *m_p;  //指向数组内存的指针
};

Array::Array(int length): m_length(length){
    if(length == 0){
        m_p = NULL;
    }else{
        m_p = new int[length];
    }
}

Array::~Array(){
    delete[] m_p;
}

int& Array::operator[](int i){
    return m_p[i];
}

const int & Array::operator[](int i) const{
    return m_p[i];
}

void Array::display() const{
    for(int i = 0; i < m_length; i++){
        if(i == m_length - 1){
            cout<<m_p[i]<<endl;
        }else{
            cout<<m_p[i]<<", ";
        }
    }
}

int main(){
    int n;
    cin>>n;

    Array A(n);
    for(int i = 0, len = A.length(); i < len; i++){
        A[i] = i * 5;
    }
    A.display();
   
    const Array B(n);
    cout<<B[n-1]<<endl;  //访问最后一个元素
   
    return 0;
}
运行结果:
5↙
0, 5, 10, 15, 20
33685536

重载[ ]运算符以后,表达式arr[i]会被转换为:

arr.operator[ ](i);

需要说明的是,B 是 const 对象,如果 Array 类没有提供 const 版本的operator[ ],那么第 60 行代码将报错。虽然第 60 行代码只是读取对象的数据,并没有试图修改对象,但是它调用了非 const 版本的operator[ ],编译器不管实际上有没有修改对象,只要是调用了非 const 的成员函数,编译器就认为会修改对象(至少有这种风险)。
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