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C++重载下标操作符

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前面已经提到，下标操作符[ ]必须要以类的成员函数的形式进行重载。其在类中的声明格式如下：

返回类型 & operator[] (参数)
或
const 返回类型 & operator[] (参数)

如果使用第一种声明方式，操作符重载函数不仅可以访问对象，同时还可以修改对象。如果使用第二种声明方式，则操作符重载函数只能访问对象，不能修改对象。

在我们访问数组时，通过下标去访问数组中的元素并不具有检查边界溢出功能，我们可以重载下标操作符使之具有相应的功能。

【例 1】 
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

class Array
{
public:
    Array(){length = 0; num = NULL;};
    Array(int n);
    int & operator[]( int );
    const int & operator[]( int )const;
    int getlength() const {return length;}
private:
    int length;
    int * num;
};

Array::Array(int n)
{
    try
    {
        num = new int[n];
    }
    catch(bad_alloc)
    {
        cerr<<"allocate storage failure!"<<endl;
        throw;
    }
    length = n;
}

int& Array::operator[](int i)
{
    if(i < 0 || i >= length)
        throw string("out of bounds");
    return num[i];
}

const int & Array::operator[](int i) const
{
    if(i < 0 || i >= length)
        throw string("out of bounds");
    return num[i];
}

int main()
{
    Array A(5);
    int i;
    try
    {
        for(i = 0; i < A.getlength(); i++)
            A[i] = i;
        for(i = 0 ;i < 6; i++ )
            cout<< A[i] <<endl;
    }
    catch(string s)
    {
        cerr<< s <<", i = "<< i <<endl;
    }
   
    return 0;
}
本例中定义了一个 Array 类，表示的是一个整形数组，类中重载了下标操作符，使之具备检测下标溢出的功能。在本例中重载下标操作符，我们提供了两个版本的重载下标操作符函数： 
int & operator[]( int );
const int & operator[]( int )const;
需要注意的是，第一个下标操作符重载函数最后面不带 const，加上 const 意味着该成员函数是常成员函数，如果第一个函数后面也加上了 const，则两个函数仅有返回值不相同，这个不足以用于区分函数，编译器会提示语法错误。

这两种版本的下标操作符重载函数其实很好理解，一个是可以修改类对象，下面一个则只可以访问对象而不能修改对象。对于上面一种下标操作符重载函数的声明，以下两个语句都是有效的： 
arr[5] = 7;
int var = arr[3];
换言之，我们既可以访问类对象，同时又能修改类对象。“arr[5]”其实可以理解为： 
arr.operator[](5);
而对于下面一种下标操作符重载函数，我们不能修改对象，也就是说语句arr[5]=7;语句是无效的，但是它依然可以用于访问对象，因此int var=arr[3];语句仍然有效。

我们再来看下标操作符重载函数的定义，在函数体内部，先进行下标越界检测，如果出现越界则抛出异常，否则就返回下标 i 所对应的数据。这两种版本的下标操作符重载函数的函数定义都是如此。

我们来看一下程序输出结果：

0
1
2
3
4
out of bounds, i = 5

在例 1 中，即使我们没有定义 const 版本的，上面的例子也可以正确运行，但是非 const 成员函数不能处理 const 对象，因此通常我们在设计程序时，会同时提供两种版本的操作符重载函数。在例 1 中如果我们增添下面一个 display() 顶层函数，用于打印对象数组中的所有元素。 
void display(const Array & A)
{
    for(int i=0; i < A.getlength(); i++)
        cout<< A[i] <<endl;
}
此时如果我们在例 1 中没有定义 const 版本的下标操作符重载函数，则例 1 将会出现语法错误，无法通过编译。

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