数组操作符的重载（二十八）

Posted 2020-11-07

        我们在学习了 string 类对象后，就不禁头脑中冒出了一个问题：string 类对象还具备 C 方式字符串的灵活性吗？还能直接访问单个字符吗？那么 string 类最大限度的考虑了 C 字符串的兼容性，可以按照使用 C 字符串的方式使用 string 对象。

        下来我们用 C 方式使用 string 类，看看示例代码

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main()
{
    string s = "a1b2c3d4e";
    int n = 0;
    
    for(int i=0; i<s.length(); i++)
    {
        if( isdigit(s[i]) )
        {
            n++;
        }
    }
    
    cout << n << endl;
    
    return 0;
}

        我们这个程序是用来统计字符串中的数字的个数的，看看编译结果

        再用 BCC 编译试试

        同样也是 4，再来用 VS 编译器试试

        VS 同样也是 4，证明这就不是偶然了。那么问题来了哈，类的对象怎么支持数组的下标访问呢？这时我们就得需要重载数组访问操作符了。数组访问符是 C/C++ 中的内置操作符，数组访问符的原生意义是数组访问和指针运算。

        下来我们就复习下之前在 C 语言中学习的指针和数组

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main()
{
    int a[5] = {0};
    
    for(int i=0; i<5; i++)
    {
        a[i] = i;
    }
    
    for(int i=0; i<5; i++)
    {
        cout << *(a + i) << endl;    // cout << a[i] << endl;
    }
    
    cout << endl;
    
    for(int i=0; i<5; i++)
    {
        i[a] = i + 10;
    }
    
    for(int i=0; i<5; i++)
    {
        cout << *(i + a) << endl;    // cout << a[i] << endl;
    }
    
    return 0;
}

        我们看看编译结果

        已经实现了数组的访问。那么下来说说关于数组访问操作符（[]）的几个知识点：a> 只能通过类的成员函数重载；b> 重载函数能且仅能使用一个参数；c> 可以定义不同参数的多个重载函数。

        下来我们通过实例代码来看看重载数组访问操作符是怎样实现的

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Test
{
    int a[5];
public:
    int& operator [] (int i)
    {
        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 == "4th" )
        {
            return a[3];
        }
        else if( s == "5th" )
        {
            return a[4];
        }
        
        return a[0];
    }
    
    int length()
    {
        return 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 << endl;
    
    cout << t["5th"] << endl;
    cout << t["4th"] << endl;
    cout << t["3rd"] << endl;
    cout << t["2nd"] << endl;
    cout << t["1st"] << endl;
    
    return 0;
}

        我们通过重载数组操作符，可以在 C++ 中对类对象也可以使用数组那样的方式进行访问。我们还可以直接通过 t["1st"] 这种方式对数组进行访问。看看编译结果

        下来我们利用数组操作符的重载来完善下我们之前实现的数组类

IntArry.h 源码

#ifndef _INTARRAY_H_
#define _INTARRAY_H_

class IntArray
{
private:
    int m_length;
    int* m_pointer;
    
    IntArray(int len);
    bool construct();
public:
    static IntArray* NewInstance(int length);
    int length();
    bool get(int index, int& value);
    bool set(int index, int value);
    int& operator [] (int index);
    IntArray& self();
    ~IntArray();
};

#endif

IntArray.cpp 源码

#include "IntArray.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 = 0;
    }
    
    return ret;
}

int IntArray::length()
{
    return m_length;
}

bool IntArray::get(int index, int& value)
{
    bool ret = (0 <= index) && (index <= length());
    
    if( ret )
    {
        value = m_pointer[index];
    }
    
    return ret;
}

bool IntArray::set(int index, int value)
{
    bool ret = (0 <= index) && (index <= 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;
}

test.cpp 源码

#include <iostream>
#include <string>
#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;
}

        我们在 IntArray.h 头文件中添加了两个函数，一个是数组操作符的重载，另一个则是返回类的引用。返回类的引用则是方便我们在 test.cpp 中可以直接以数组的方式来进行访问，看看编译结果

        通过对数组操作符重载的学习，总结如下：1、string 类最大程度的兼容了 C 字符串的用法；2、数组访问符的重载能够使得对象模拟数组的行为；3、只能通过类的成员函数重载数组访问符；4、重载函数能且仅能使用一个参数。

        欢迎大家一起来学习 C++ 语言，可以加我QQ：243343083。