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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🍉🍉🍉文章目录🍉🍉🍉

- - [🌻1. 前言](#🌻1. 前言)
  - [🌻2. C++操作符重载函数operator[]介绍](#🌻2. C++操作符重载函数operator[]介绍)
  - [🌻3. 代码实例](#🌻3. 代码实例)
  - - [🌻3.1 一维安全数组带越界检查](#🌻3.1 一维安全数组带越界检查)
    - [🌻3.2 二维矩阵行列访问](#🌻3.2 二维矩阵行列访问)
    - [🌻3.3 类中函数索引](#🌻3.3 类中函数索引)
    - [🌻3.4 更简化的版本：使用0来比较：相等或不象等](#🌻3.4 更简化的版本：使用0来比较：相等或不象等)
  - [🌻3.4 操作符重载函数operator[]总结](#🌻3.4 操作符重载函数operator[]总结)

🌻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

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。
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。
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。
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。
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

应用场景

运行时捕获非法下标。
用法实例

cpp 复制代码

#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

应用场景

图形计算中矩阵元素读写。
用法实例

cpp 复制代码

#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

应用场景

类中函数索引
用法实例

cpp 复制代码

#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 itemAt
  int 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 10

  return 0;
}

🌻3.4 更简化的版本：使用0来比较：相等或不象等

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <type_traits>
using namespace std;

template<typename T>
class sp {
private:
    T* m_ptr;

public:
    sp(T* ptr = nullptr) : m_ptr(ptr) {}

    ~sp() {
        if (m_ptr != nullptr) {
            delete m_ptr;
        }
    }

    T* get() const {
        return m_ptr;
    }
};

class MyClass {
public:
    MyClass() { }
    ~MyClass() {  }
};

// 关键 1：全局 operator!= 重载（与 nullptr_t 比较）
template <typename T>
static inline bool operator !=(const sp<T>& t, std::nullptr_t) {
    cout << "调用 operator!=(sp<T>, nullptr_t)" << endl;
    return t.get() != nullptr;
}

template <typename T>
static inline bool operator ==(const sp<T>& t, std::nullptr_t) {
    cout << "调用 operator==(sp<T>, nullptr_t)" << endl;
    return t.get() == nullptr;
}

int main() {
    sp<MyClass> chain1(new MyClass());

    if (chain1 != 0) {  // ✅ 0 隐式转换为 nullptr_t
        cout << "✅ chain1 非空" << endl;
    } else {
        cout << "❌ chain1 为空" << endl;
    }


    if (chain1 == 0);

    return 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