C++ 重载 [] 运算符

刚开始我是震惊的!

我从未想过[]下居然有逻辑!

从接触程序设计语言开始

曾因会使用a[0]访问数组元素而沾沾自喜

曾认为[] ,理应是访问数组的一种方式

曾认为[]只是一个无情的标识!

所以

当我们写下a[0]时,究竟是为了什么?

是为了找到a[0]对应的值

那么如何能找到它对应的值?

首先要找到它对应的地址

这样只是能读取

如何能修改其值?(a[0]=5)

当然是返回左值引用

重载[]运算符有何应用场景?

可以像数组一样访问链表类

代码逻辑是怎样的?

index=0 指针不动 返回其数据域

index=1 指针指向下个节点 返回其数据域

如何确保指针不出界?

最后一个节点的指针域是nullptr 如果指针指向nullptr则表示到头了

是否应该考虑const重载?

应该!

#include <iostream>
#include <stdexcept>
 
template <typename T>
class LinkedList
{
private:
    struct Node
    {
        T data;     // 存储的数据
        Node *next; // 指向下一个节点的指针
 
        Node(T val, Node *ptr = nullptr) : data(val), next(ptr) {}
    };
 
    Node *head; // 链表的头节点
 
public:
    LinkedList() : head(nullptr) {}
    ~LinkedList()
    {
        clear();
    }
 
    void add(T value)
    {
        // 在链表末尾添加元素
        if (head == nullptr)
        {
            head = new Node(value);
        }
        else
        {
            Node *temp = head;
            while (temp->next != nullptr)
            {
                temp = temp->next;
            }
            temp->next = new Node(value);
        }
    }
 
    void clear()
    {
        // 清空链表，释放内存
        Node *current = head;
        while (current != nullptr)
        {
            Node *next = current->next;
            delete current;
            current = next;
        }
        head = nullptr;
    }
 
    T &operator[](int index)
    {
        // 重载[]运算符，以便可以使用索引访问元素
        Node *temp = head;
        int count = 0;
        while (temp != nullptr && count < index)
        {
            temp = temp->next;
            ++count;
        }
 
        if (temp == nullptr)
        {
            throw std::out_of_range("Index out of range");
        }
 
        return temp->data; // 返回对应节点的数据引用
    }
 
    // 为了避免在const对象上使用[]运算符时出错，添加const版本的[]运算符
    const T &operator[](int index) const
    {
        Node *temp = head;
        int count = 0;
        while (temp != nullptr && count < index)
        {
            temp = temp->next;
            ++count;
        }
 
        if (temp == nullptr)
        {
            throw std::out_of_range("Index out of range");
        }
 
        return temp->data;
    }
};
 
int main()
{
    LinkedList<int> list;
    list.add(10);
    list.add(20);
    list.add(30);
 
    // 访问和修改元素
    std::cout << list[1] << std::endl; // 20
    list[1] = 50;
    std::cout << list[1] << std::endl; // 50
 
    // 异常处理
    try
    {
        list[3]; // 0 1 2 没有 3
    }
    catch (const std::out_of_range &e)
    {
        std::cout << e.what() << std::endl;
    }
 
    return 0;
}