对具有相同参数签名的 operator[] 方法返回的 double 和 double 的引用

Question

我正在阅读 Wikipedia 上有关表达式模板的文章。

https://en.wikipedia.org/wiki/Expression_templates#Motivation_and_example

本节有两个公共方法：

double &operator[](size_t i)      { return elems[i]; }
double operator[](size_t i) const { return elems[i]; }

第一个似乎返回一个对 double 的非常量引用，而第二个返回一个 const double。这两种方法怎么可能存在于同一个类中？

Answer 1

你不能仅仅通过返回类型来区分，但是你可以有不同的成员函数来区分它们是否对对象的const实例进行操作。

使用链接中代码的示例：

#include <vector>
#include <assert.h>

class Vec {
    std::vector<double> elems;

public:
    Vec(size_t n) : elems(n) {}

    double &operator[](size_t i) { return elems[i]; }
    double operator[](size_t i) const { return elems[i]; }
    size_t size()               const { return elems.size(); }
};

Vec operator+(Vec const &u, Vec const &v) {
    assert(u.size() == v.size());
    Vec sum(u.size());
    for(size_t i = 0; i < u.size(); i++) {
        sum[i] = u[i] + v[i];
    }
    return sum;
}

int main()
{
    Vec vec1{5};
    auto val1 = vec1[2]; // calls the first
    const Vec vec1r{5};
    auto val1c = vec1r[2]; // calls the second
    return 0;
}

为什么 elems[i] 可以将 reference 返回到 double 的一个方法， 而elems[i] 可以为另一个返回double？

这些是不同的功能：

double &operator[](size_t i);
double operator[](size_t i) const;

因此可能会返回不同的类型。

Elems 是std::vector<double>。 elems[i] 有时怎么会返回一个 引用到double，有时返回double？

在第一种情况下不复制值，只返回引用。返回值在第二种情况下被复制。

std::vector<double>::operator[] 在第一种情况下返回一个引用，在第二种情况下返回一个const 引用。但如前所述，在第二种情况下，从std::vector 收到的const 引用被Vec 的函数复制作为返回值。

Answer 2

第一个似乎返回对双精度的非常量引用，

是的，double & 是对 double 的非常量引用。

而第二个返回一个 const double。

不，它只是按值返回 double。

这两种方法如何存在于同一个类中？

const 限定了方法，而不是返回类型。您可以重载 const-qualification。

将 this 指针视为隐式参数 - 您可以根据它是否指向 const 对象来重载该方法，就像任何其他参数一样。

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例如，这些重载是合法的，但因为它们是在参数类型上重载的，而不是在返回类型上。 （一旦你有一个允许的重载，你当然可以有不同的返回类型，这还不够）。

int  deref(const int *p) { return *p; }
int& deref(int *p)       { return *p; }

const int i = 42;
int j = deref(&i); // ok, returns by value
// deref(&i) = 24; // not ok, assigns to temporary
deref(&j) = 24;    // ok again, this uses the second overload
assert(i == 42);
assert(j == 24);

同样适用于方法，但使用不同的语法（this 指针是隐式的，因此您不能直接将其写为带/不带const 的参数）

Answer 3

成员函数声明末尾的const 表示当类的对象为const 时，它是可调用的。 （它不适用于返回类型。）

因此，如果v 不是const-qualified，则表达式v[i] 调用第一个，如果v 是const-qualified，则调用第二个。