c++ - 如何为 a[x][y] 形式创建重载运算符？

Question

我有一个简单的 Matrix 类，我必须从格式中读取/写入a[index1][index2]。

例如：

Matrix a;

a[1][2] = 5;

我将如何在 C++ 中实现它？谢谢。

Answer 1

这是一个很好的基本实现，它完全符合您的要求。

更新（2013 年 9 月 26 日）：我对代码进行了很多改进。

模板中的类型T只需要满足std::vector.

#include <vector>
#include <stdexcept>

template<typename T>
class matrix {
    class row {
        std::vector<T> values;
    public:
        row(std::size_t n)
            : values(n, T()) {}

        T& operator[] (std::size_t index) {
            if (index < values.size())
                return values[index];
            else
                throw std::domain_error("Matrix column index out of bounds.");
        }
        const T& operator[] (std::size_t index) const {
            if (index < values.size())
                return values[index];
            else
                throw std::domain_error("Matrix column index out of bounds.");
        }

        std::size_t size() const { return values.size(); }
    };

    std::vector<row> rows;

public:
    matrix(std::size_t m, std::size_t n)
        : rows(m, row(n)) {}

    row& operator[](std::size_t index) {
        if (index < rows.size())
            return rows[index];
        else
            throw std::domain_error("Matrix row index out of bounds.");
    }
    const row& operator[](std::size_t index) const {
        if (index < rows.size())
            return rows[index];
        else
            throw std::domain_error("Matrix row index out of bounds.");
    }

    std::size_t row_count() const { return rows.size(); }
    std::size_t col_count() const {
        if (rows.size()) return rows[0].size();
        return 0;
    }

    std::size_t size() const { return row_count() * col_count(); }
};

为方便起见，此助手可用于打印矩阵。

#include <ostream>

template<typename T>
std::ostream& operator <<(std::ostream& o, const matrix<T>& mat) {
    for (std::size_t i = 0u; i < mat.row_count(); ++i) {
        for (std::size_t j = 0u; j < mat.col_count(); ++j) {
            o << mat[i][j] << ' ';
        }
        o << '\n';
    }
    return o;
}

只是为了你，一个使用例子来测试这个：

int main() {
    matrix<int> mat_0(2, 3);
    matrix<double> mat_1(1, 2);

    mat_0[0][0] = 2;
    mat_0[0][1] = 3;
    mat_0[0][2] = 4;
    mat_0[1][0] = 3;
    mat_0[1][1] = 7;
    mat_0[1][2] = 9;

    mat_1[0][0] = 0.43;
    mat_1[0][1] = 213.01;

    std::cout << mat_0;
    std::cout << '\n';
    std::cout << mat_1;

    return 0;
}

Answer 2

您需要重载Matrix::operator[]，以便它返回一个表示矩阵中的列的辅助类。该助手类也应该重载operator[]以访问该列中的元素。

但是，以这种方式实现它可能过于复杂。相反，它可能更容易实现operator()并将两个索引作为参数：

int& Matrix::operator()(int i, int j)
{
  return internal_array[i][j];
}

Answer 3

定义一个嵌套class RowType并operator[]返回一个 ref 到一个Matrix元素，并定义Matrix operator []一个 ref 来返回一个 ref 的元素RowType。

这是thema的变体（围绕第一个答案）。我只是相信你不应该使用 new-delete.. 啊，和一个模板，使用 int、double、complex、（string！？）等。这不是一个完整的实现，我没有调试它。这只是一个想法。

#include <vector>

template <typename Num>
class Matrix {
   public:
    class RowType 
    { public:
       RowType () { }
       RowType (unsigned int columnCount):values(columnCount,Num()) {}
             int& operator[](unsigned int index)     {return values[index];}
       const int& operator[](unsigned int index)const{return values[index];}

       std::vector<Num> values;
    };

    Matrix() {  }
    Matrix(unsigned int rowCount, unsigned int columnCount)
              :rows(rowCount, MatrixRow<Num>(columnCount) )  {}
          RowType& operator[](unsigned int index)     {return rows[index]);}
    const RowType& operator[](unsigned int index)const{return rows[index]);}

  private:  std::vector<RowType<Num>> rows;
};

....
Matrix<int> a(10,10);
a[9][9]=1;

Answer 4

您可以创建一个 1d Matrix 类，例如Matrix1D并重载其[]运算符以使您可以访问特定索引处的值。

然后，您可以创建一个 2d Matrix 类，例如Matrix2D并重载其[]运算符以使您可以访问其中包含的Matrix1D类之一。

这样你就可以从a( Matrix2D) 转换到Matrix1Dwith []，然后转换到 2nd 的值[]。