C++怎么重载中括号 C++ subscript operator[]重载示例【重载】

operator[]必须是非静态成员函数，因需访问对象内部状态；应返回引用以支持赋值，并提供const版本；越界检查非强制但推荐用at()实现；多维访问需proxy对象，注意生命周期与校验分工。

operator[] 必须是非静态成员函数

因为 operator[] 需要访问对象的内部状态（比如数组指针、大小等），它只能作为类的非静态成员函数实现，不能是全局函数或静态成员。写成全局函数会编译报错：error: 'operator[]' must be a non-static member function。

常见错误是想“对称地”像 operator+ 那样写成友元或全局，但 C++ 语法强制要求它绑定到实例——毕竟 a[i] 的语义天然依赖于 a 的状态。

• 必须声明为 T& operator[](size_t i) 或 const T& operator[](size_t i) const
• 返回引用（T&）才能支持赋值，如 v[0] = 42
• 通常需配套提供 const 版本，否则 const MyVec v; v[0] 会编译失败

下标越界不自动抛异常，得自己检查

C++ 标准库（如 std::vector::operator[]）不检查越界，这是性能考量；你自己重载时也默认不检查——如果忘了加判断，就容易读写非法内存，引发未定义行为（崩溃、数据错乱、静默损坏）。

要不要检查，取决于使用场景：

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

• 追求极致性能且调用方可信（如内部算法库）→ 不检查，靠断言 assert(i
• 面向外部用户或调试阶段 → 显式抛异常：if (i >= size_) throw std::out_of_range("index " + std::to_string(i));
• 注意：不要在 const 版本里用 assert 后直接 return，否则非 const 版本可能绕过检查

返回 proxy 对象才能支持 v[i][j] 多维语法

如果类表示二维容器（如矩阵），想让 mat[i][j] 工作，不能让 operator[] 直接返回 int* 或 std::vector&——那样会暴露内部结构，且无法控制第二维访问逻辑。

正确做法是返回一个代理（proxy）对象，它自己也重载 operator[]：

class Matrix {
    std::vector> data_;
public:
    class RowProxy {
        std::vector& row_;
    public:
        RowProxy(std::vector& r) : row_(r) {}
        int& operator[](size_t j) { return row_[j]; }
        const int& operator[](size_t j) const { return row_[j]; }
    };
    RowProxy operator[](size_t i) { return RowProxy(data_[i]); }
    const RowProxy operator[](size_t i) const { return RowProxy(data_[i]); }
};

proxy 对象生命周期需谨慎：它持的是引用，不能返回局部 vector 的引用；若底层存储可能 realloc（如 push_back），proxy 可能悬空。

operator[] 和 at() 的分工要明确

标准实践是：让 operator[] 走快速路径（无检查或仅 debug 断言），把带边界检查的版本留给 at() 成员函数——这和 std::vector 保持一致，使用者一看就懂语义差异。

• v[i] → 假设调用方已校验，快；v.at(i) → 安全，抛异常
• 别在 operator[] 里做 at() 的事，否则失去性能优势
• 如果类本身不维护 size（比如包装 C 数组），at() 就更需要显式传入长度参数，避免误用

多维容器中 proxy 的 operator[] 也应遵循同样原则：只做索引转发，不重复校验；真正检查放在 at() 或 proxy 的构造里。