重载 C++ 中的下标 [] 运算符

序幕

最近，我决定在C++实施一棵红黑树作为个人项目。这已经存在并且实施起来很痛苦，几乎每行都发生段错误，但这既是红黑树（我在学校学习）的良好练习，也是C++（这总是很好的改进）。我让我的树处理 get、set、insert和 remove，世界一切都很好。但是，我缺少 C# 和 python 的简单语法，其中人们可以只索引地图，而不是使用笨拙的方法和点语法。在实践中，我们可以写点，这没什么大不了的，但这已经是一个实验，所以为什么不尝试让使用更容易（和更酷）呢？std::mapstd::setmap[key] = value

运算符重载

C++ 允许我们覆盖自定义类型的几乎所有运算符，例如 、、 和 订阅运算符 .C/C++ 中的正常行为是像 中一样自动执行指针算术和取消引用，但在语义上，它已成为索引（或下标，因此得名）数组、列表和映射的同义词。为类型重载此运算符的语法是使用签名创建方法。单数参数对应于方括号内的内容。此方法可以在地图上调用为+->=[]pointer[5] = *(pointer+5)<returnType> operator[](<paramType> <param>)mymap
<returnType> v = mymap[<param>];

树上的重载 []

像我们想要的那样实现订阅运算符有点困难，因为它需要提供两个功能，获取和设置。我们不能直接引用值字段，因为有特定的getter和setter，我们不希望它公开。因此，我们需要根据运算符的使用方式和位置来改变行为。 应该调用 getter 方法，而应该调用 setter/insertion。确实没有办法使两个具有不同行为的重载（您可以自己尝试看看为什么），因此我们必须提出一个更棘手的解决方案。我们可以返回一个“代理”对象，该对象重载运算符并根据对其执行的操作调用正确的方法。int val = mymap[key];mymap[key] = val;operator[]

rbtree<K, V>::getSetProxy operator[](K key) {
    return getSetProxy(this, key);
}

现在调用变成了又变成了int val = mymap[key];int val = getSetProxy;mymap[key] = val;getSetProxy = val;

getSetProxy

此代理对象将根据用户尝试执行的操作处理获取和设置。代理的构造接受对树的引用，以便它可以执行操作，以及键，以便它知道在哪里获取/设置/插入。

设置的情况相当简单。我们将使用 assignment 运算符进行设置，因此我们可以重载它以调用 setter 方法。=

class getSetProxy {
    rbtree<K, V> *theTree;
    K key;
...
    void operator=(V value) {
        if (!theTree->setValue(key, value)) {
            theTree->insert(key, value);
        }
    }
...
}

赋值右侧的值在树中的键处设置或插入。

Get 有点棘手。C++中有一个运算符称为隐式强制转换运算符，签名 其中是要强制转换为的类型，只是表示此函数无法修改类。每当需要强制转换为其他类型时C++都会调用此函数。operator T() const;Tconst

myclass myobj = myobj();
int myint = myobj;
//          ^^^^^
//          implicit cast int() is called

所以在 中，将被调用。我们可以重载它以获得这样的功能：T val = getSetProxy;operator T()

class getSetProxy {
    rbtree<K, V> *theTree;
    K key;
...
    operator V() const {
        return theTree->getValue(key);
    }
...
}

将一切整合在一起

请原谅我滥用符号和平等以及所有即将发生的数学。

V value = mymap[key];
→
→→V value = getSetProxy{key = key};V value = getSetProxy.operatorV();
V value = mymap.getValue(key);

mymap[key] = value;（为了简单起见，假设键不在地图中）
→
→→getSetProxy{key = key} = value;getSetProxy{key = key}.operator=(value);
mymap->setValue(key, value)

结语

C++很有趣，因为您可以真正使语言成为您自己的语言。我能够采用笨拙的语法，并在几行（尽管有点棘手）代码中使其更熟悉。整个项目的代码，包括这个下标部分