定义读写操作符 [ ]

Question

在《The C++Programming Language》一书中，作者给出了以下示例以及几条语句：

定义一个用于读取和写入的运算符（例如 []）是很困难的，因为简单地返回引用并让用户决定如何处理它是不可接受的。

Cref，是帮助实现一个区分读和写的下标运算符。

为什么 [] 很难定义何时同时用于读写？ Cref 类的定义如何帮助解决这个问题？

  class String{
     struct Srep; 
     Srep *rep; 

     public: 
        class Cref;
        
     // some definitions here
     void check (int i) const { if (i<0 || rep->sz<=i) throw Range( );}
     
     char read( int i) const {return rep->s[i];}
     void write(int i, char c){ rep=rep->get_own_copy(); rep->s[i]=c;}

     Cref operator[] (int i){ check(i); return Cref(*this, i);}
     char operator[] (int i) const{check(i); return rep->s{i];}

   }

  class String::Cref{
    friend class String;
          String& s;
          int i;
          Cref(String& ss, int ii): s(ss),i(ii) {}
    public:
          operator char( ) { return s.read(i);}
          void operator=(char c){s.write(i,c);}
  };

Answer 1

如果您没有定义解决此问题的类 Cref，那么您必须执行 std::map 的操作：

template class <K,V> class map{
   V& operator[](K const & key);
}

这会返回一个引用，必须 由有效的内存位置支持，因此

std::map<string,string> m;
m["foo"];
assert(m.find("foo") != m.end());

断言将会成功（意味着 "foo" 现在是映射中的有效键），即使您从未将某些内容分配给 m["foo"].

这种违反直觉的行为可以通过示例中的 Cref 类来修复 - 仅当您分配给引用时，它才可以执行适当的逻辑来创建 m["foo"] ，并确保如果您在尝试读取不存在的 m["foo"] 时没有执行某些赋值，则 m.find("foo") == m.end()。

同样，在您的 String 类（这是一个引用计数字符串 - 字符串共享其字符串数据，并且当您更改其数据与另一个字符串共享的字符串时，会创建一个新副本），您使用operator[]读取字符时必须复制一份。使用Cref类，可以确保在使用operator[]写入时只进行复制。

Answer 2

String s;
s[0] = 5;

将调用 String::operator [](int)，然后调用 String::Cref::operator =(char)。

但是，

String s;
char c = s[0];

将调用 String::operator [](int)，然后调用 String::Cref::operator char()。

读取时，String::Cref::operator char 被调用，而写入时，String::Cref::operator = 被调用 - 这允许您区分读取和读取写作。

Answer 3

为什么 [] 很难被定义何时用于两者 区分阅读和写作？

这是因为每当您有一个非常量对象时，即使您以只读方式使用它，也会调用非常量 operator[] 。