稀疏向量的重载运算符 []

Question

我正在尝试在 C++ 中创建一个“稀疏”向量类，如下所示：

template<typename V, V Default>
class SparseVector {
    ...
}

在内部，它将由 std::map 表示（其中 V code> 是存储值的类型）。如果映射中不存在某个元素，我们将假设它等于模板参数中的值 Default。

但是，我在重载下标运算符 [] 时遇到问题。我必须重载 [] 运算符，因为我将此类中的对象传递到期望 [] 正常工作的 Boost 函数。

const 版本非常简单：检查索引是否在映射中，如果在，则返回其值，否则返回 Default。

然而，非常量版本要求我返回一个引用，这就是我遇到麻烦的地方。如果该值只是读取，我不需要（也不想）向地图添加任何内容；但如果它正在被写入，我可能需要在地图中添加一个新条目。问题是重载的[]不知道某个值是正在读取还是写入。它只是返回一个引用。

有什么办法可以解决这个问题吗？或者也许可以解决这个问题？

Answer 1

可能有一些非常简单的技巧，但除此之外，我认为operator[]只需返回可以从V分配（并转换为V）的东西，不一定是V&。因此，我认为您需要返回一些带有重载 operator=(const V&) 的对象，该对象会在稀疏容器中创建条目。

不过，您必须检查 Boost 函数对其模板参数的作用 - 用户定义的 V 转换会影响可能的转换链，例如，通过防止同一链中存在更多用户定义的转换。

Answer 2

不要让非常量运算符&实现返回一个引用，但是一个代理对象。然后，您可以实现代理对象的赋值运算符，以区分对operator[]的读访问和写访问。

这是一些代码草图来说明这个想法。这种方法不太漂亮，但是很好——这就是 C++。 C++ 程序员不会浪费时间参加选美比赛（他们也没有机会）。 ;-)

template <typename V, V Default>
ProxyObject SparseVector::operator[]( int i ) {
   // At this point, we don't know whether operator[] was called, so we return
   // a proxy object and defer the decision until later
   return ProxyObject<V, Default>( this, i );
}

template <typename V, V Default>
class ProxyObject {
    ProxyObject( SparseVector<V, Default> *v, int idx );
    ProxyObject<V, Default> &operator=( const V &v ) {
      // If we get here, we know that operator[] was called to perform a write access,
      // so we can insert an item in the vector if needed
    }

    operator V() {
      // If we get here, we know that operator[] was called to perform a read access,
      // so we can simply return the existing object
    }
};

Answer 3

我想知道这个设计是否合理。

如果您想返回一个引用，这意味着该类的客户端可以将调用operator[]的结果存储在引用中，并在以后随时读取/写入它。如果您不返回引用，和/或不在每次寻址特定索引时插入元素，他们怎么能做到这一点？ （另外，我感觉该标准需要一个适当的 STL 容器来提供 operator[] 以使该运算符返回一个引用，但我不确定这一点。）

您也许可以通过为您的代理提供一个运算符 V&() 来规避这一点（这将创建条目并分配默认值），但我不确定这是否会打开另一个漏洞有些情况我还没有想到。

std::map 通过指定该运算符的非常量版本始终插入一个元素（并且根本不提供 const 版本）来解决此问题。

当然，您总是可以说这不是现成的STL容器，并且operator[]不会返回用户可以存储的普通引用。也许那没关系。我只是想知道。