Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

 vector v(10);
 int x = v[2]; // хорошо
 v[3] = x; // ошибка: v[3] не может стоять в левой
  // части оператора =

Здесь выражение v[i] интерпретируется как вызов оператора v.operator[](i), который возвращает значение элемента вектора v с номером i. Для такого слишком наивного варианта класса vector значение v[3] является числом с плавающей точкой, а не переменной, содержащей число с плавающей точкой.

ПОПРОБУЙТЕ

Создайте вариант класса vector, скомпилируйте его и посмотрите на сообщение об ошибке, которое ваш компилятор выдаст для инструкции v[3]=x;.

В следующей версии мы разрешим оператору operator[] возвращать указатель на соответствующий элемент:

 class vector {
  int sz; // размер
  double* elem; // указатель на элемент
 public:
  // ...
  double* operator[](int n) { return &elem[n]; } // возвращаем
  // указатель
 };

При таком определении мы можем записывать элементы.

 vector v(10);
 for (int i=0; i<v.size; ++i) { // работает, но по-прежнему
  // некрасиво
  *v[i] = i;
 cout << *v[i];
 }

Здесь выражение v[i] интерпретируется как вызов оператора v.operator[](i) и возвращает указатель на элемент вектора v с номером i. Проблема в том, что теперь мы должны написать оператор *, чтобы разыменовать указатель, ссылающийся на этот элемент. Это так же некрасиво, как и функции set и get. Проблему можно устранить, если вернуть из оператора индексирования ссылку.

 class vector {
  // ...
  double& operator[ ](int n) { return elem[n]; } // возвращаем
  // ссылку
 };

Теперь можем написать следующий вариант.

 vector v(10);
 for (int i=0; i<v.size; ++i) { // работает!
  v[i] = i; // v[i] возвращает ссылку на элемент с номером i
  cout << v[i];
 }

Мы обеспечили традиционные обозначения: выражение v[i] интерпретируется как вызов оператора v.operator[](i) и возвращает ссылку на элемент вектора v с номером i.

18.4.1. Перегрузка ключевого слова const

Функция operator[], определенная выше, имеет один недостаток: ее нельзя вызвать для константного вектора. Рассмотрим пример.

 void f(const vector& cv)
 {
  double d = cv[1]; // неожиданная ошибка
cv[1] = 2.0; // ожидаемая ошибка
 }

Причина заключается в том, что наша функция vector::operator[] потенциально может изменять объект класса vector. На самом деле она этого не делает, но компилятор об этом не знает, потому что мы забыли сообщить ему об этом. Для того чтобы решить эту проблему, необходимо предусмотреть функцию-член со спецификатором const (см раздел 9.7.4). Это легко сделать.

 class vector {
  // ...
  double& operator[](int n); // для неконстантных векторов
  double operator[](int n) const; // для константных векторов
 };

Очевидно, что мы не могли бы вернуть ссылку типа double& из версии со спецификатором const, поэтому возвращаем значение типа double. С таким же успехом мы могли бы вернуть ссылку типа const double &, но, поскольку объект типа double невелик, не имеет смысла возвращать ссылку (см. раздел 8.5.6), и мы решили вернуть значение. Теперь можно написать следующий код:

 void ff(const vector& cv, vector& v)
 {
  double d = cv[1]; // отлично (использует константный вариант [ ])
  cv[1] = 2.0; // ошибка (использует константный вариант [ ])
  double d = v[1]; // отлично (использует неконстантный вариант [ ])
  v[1] = 2.0; // отлично (использует неконстантный вариант [ ])
 }

Поскольку объекты класса vector часто передаются по константной ссылке, эта версия оператора operator[] с ключевым словом const является существенным дополнением.

18.5. Массивы

До сих пор мы использовали слово массив (array) для названия последовательности объектов, расположенных в свободной памяти. Тем не менее массивы можно размещать где угодно как именованные переменные. На самом деле это распространенная ситуация. Они могут использоваться следующим образом.

• Как глобальные переменные (правда, использование глобальных переменных часто является плохой идеей).

• Как локальные переменные (однако массивы накладывают на них серьезные ограничения).

• Как аргументы функции (но массив не знает своего размера).

• Как член класса (хотя массивы, являющиеся членами класса, трудно инициализировать).

Возможно, вы заметили, что мы отдаем заметное предпочтение классу vector по сравнению с массивами. Класс std::vector следует использовать при любой возможности. Однако массивы существовали задолго до появления векторов и являлись их приблизительным прототипом во многих языках (особенно в языке C), поэтому их следует знать хорошо, чтобы иметь возможность работать со старыми программами или с программами, написанными людьми, не признающими преимущества класса vector.