【C++深度解析】22、数组操作符重载

前面一篇博客我们讲解了 string 类，string 类最大限度的考虑了 C 字符串的兼容性。那么类的对象怎么支持数组的下标访问呢？

我们回顾一下 C 语言中数组访问，下面几种写法是等价的：

1 重载数组访问操作符

重载数组访问操作符（[]）

• 只能通过类的成员函数重载
• 重载函数能且仅能使用一个参数
• 可以定义不同参数的多个重载函数

编程实验：重载数组访问操作符

// 22-1.cpp
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Test
{
public:
    int& operator [] (int i)		// 返回int&，这样才能出现在赋值符号的左边
    {
        return a[i];
    }
    int& operator [] (const string& s)
    {
        if (s == "1st")
          return a[0];
        else if(s == "2nd")
          return a[1];
        else if(s == "3rd")
          return a[2];
        else if(s == "4st")
          return a[3];
        else if(s == "5nd")
          return a[4];
        return a[0];
    }
    int length()
    {
        return sizeof(a) / sizeof(a[0]);
    }
private:
    int a[5];
};
int main()
{
    Test t;
    for (int i = 0; i < t.length(); i++)
    {
        t[i] = i;
    }
    for (int i = 0; i < t.length(); i++)
    {
        cout << t[i] << endl;
    }
    cout << t["1st"] << endl;
    return 0;
}

我们重载了数组访问操作符（[]），并进行了重载，不仅可以通过下标访问，还能通过字符串访问数组元素，是不是很神奇呢，值得注意的是，返回值为 int&，因为这样才可以出现在赋值符号的左边，我们才能修改数组元素。

编译运行：

$ g++ 22-1.cpp -o 22-1
$ ./22-1
0
1
2
3
4
0

2 完善数组类

学习了数组操作符的重载，前面在博客【C++深度解析】12、构造函数、拷贝构造函数和析构函数中实现了数组类，并在【C++深度解析】17、二阶构造模式中使用二阶构造模式进行改进，避免构造失败而形成半成品对象。 这里我们使用数组操作符重载来完善一下前面实现的数组类吧

// IntArray.h
#ifndef _INTARRAY_H_
#define _INRARRAY_H_
class IntArray
{
private:
    IntArray(int len);
    bool construct();
    IntArray(const IntArray& obj);
    int m_length;
    int* m_pointer;
public:
    static IntArray* NewInstance(int length);
    int length();
    bool get(int index, int& value);
    bool set(int index, int value);
    int& operator [] (int index);		// 增加数组操作符重载
    IntArray& self();					// 该函数返回对象自身
    ~IntArray();
};
#endif

#include"IntArray.h"
#include<stdio.h>
IntArray::IntArray(int len)
{
    m_length = len;
}
bool IntArray::construct()
{
    bool ret = true;
    m_pointer = new int[m_length];
    if (m_pointer)
    {
        for (int i = 0; i < m_length; i++)
        {
            m_pointer[i] = 0;
        }
    }
    else
    {
        ret = false;
    }
    return ret;
}
IntArray* IntArray::NewInstance(int length)
{
    IntArray* ret = new IntArray(length);
    if (!(ret && ret->construct()))
    {
        delete ret;
        ret = NULL;
    }
    return ret;
}
int IntArray::length()
{
    return m_length;
}
bool IntArray::get(int index, int& value)
{
    bool ret = (index >= 0 && index < m_length);
    if (ret)
    {
        value = m_pointer[index];
    }
    return ret;
}
bool IntArray::set(int index, int value)
{
    bool ret = (index >= 0 && index < m_length);
    if (ret)
    {
        m_pointer[index] = value;
    }
    return ret;
}
int& IntArray::operator [] (int index)
{
    return m_pointer[index];
}
IntArray& IntArray::self()
{
    return *this;
}
IntArray::~IntArray()
{
    delete[]m_pointer;
}

// 22-2.cpp
#include<iostream>
#include"IntArray.h"
using namespace std;
int main()
{
    IntArray *a = IntArray::NewInstance(5);
    if (a != NULL)
    {
        IntArray& array = a->self();
        cout << "array.length() = " << array.length() << endl;
        array[0] = 1;
        for (int i = 0; i < array.length(); i++)
        {
            cout << array[i] << endl;
        }
    }
    delete a;
    return 0;
}

我们增加了数组操作符重载，这样就可以通过下标访问数组了，增加了 self() 函数，这样就可以直接获取到对象，不用再操作对象的指针了。

编译运行：

$ g++ 22-2.cpp IntArray.cpp -o 22-2
$ ./22-2
array.length() = 5
1
0
0
0
0

3 小结

1、数组访问操作符重载能够使对象模拟数组行为
2、只能通过成员函数 重载数组访问操作符，重载函数能且只能有一个参数