C++进阶之操作符重载函数operator[]：用法实例(四百三十五)

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🌻1. 前言

本篇目的：C++操作符重载函数operator[]用法实例

🌻2. C++操作符重载函数operator[]介绍

1. 基本概念
   operator[]作为成员函数，把对象当数组使用，接收索引返回引用，支持读写及越界策略。

2. 功能
   实现随机访问、下标检查、惰性创建、代理对象，可返回普通引用或嵌套代理类。

3. 使用限制
   必须为成员函数；单参数对应索引；返回值常设计为引用以支持赋值；不可为静态。

4. 性能特性
   编译器内联后与裸数组同速；边界检查可在调试期启用；代理类可延迟计算。

5. 使用场景
   自定义矩阵、安全数组、稀疏表、缓存容器、多维数据包装。

🌻3. 代码实例

🌻3.1 一维安全数组带越界检查

1. 应用场景
   运行时捕获非法下标。

2. 用法实例

#include <iostream>
struct SafeArr {int buf[5];int& operator[](size_t i) {if (i >= 5) throw "out";return buf[i];}
};
int main() {SafeArr a;a[0] = 8;std::cout << a[0];
}

输出 8

🌻3.2 二维矩阵行列访问

1. 应用场景
   图形计算中矩阵元素读写。

2. 用法实例

#include <iostream>
struct Mat {double m[2][2];double* operator[](size_t r) { return m[r]; }
};
int main() {Mat M;M[1][1] = 3.14;std::cout << M[1][1];
}

输出 3.14

🌻3.3 类中函数索引

1. 应用场景
   类中函数索引

2. 用法实例

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;template<class TYPE>
class SortedVector {
private:vector<TYPE> mArray;  public:// 添加元素的方法void add(const TYPE& item) { mArray.push_back(item);}// 定义 operator[] 函数const TYPE& operator[](size_t index) const {// 从容器中返回指定位置的元素return mArray[index];}// itemAt 调用 operator[]const TYPE& itemAt(size_t index) const {return operator[](index);  // 等价于 return (*this)[index];}// 获取大小size_t size() const {return mArray.size();}
};// 使用示例
int main() {SortedVector<int> vec;vec.add(10);vec.add(20);vec.add(30);// 方法1：直接使用 []int val1 = vec[0];           // 调用 operator[](0)// 方法2：调用 itemAtint val2 = vec.itemAt(0);    // 最终也是调用 operator[](0)// 方法3：显式调用 operator[]int val3 = vec.operator[](0);// 三种方式的结果相同，都是获取第0个元素cout << val1 << " " << val2 << " " << val3;  // 输出：10 10 10return 0;
}

🌻3.4 操作符重载函数operator[]总结

关键字	功能描述	典型应用
operator[]	随机访问	安全数组
return *	返回引用	矩阵元素
operator[]	顺序访问	顺序数组