C++ <array> operator[] 运算符

在访问 array 元素的所有方式中，operator[] 是最常用、最直接的一种，就像访问普通数组一样。

operator[] 是容器类的下标运算符，用于返回指定位置的元素，但不进行边界检查。它的用法与普通 C 数组完全一致。

operator[] 提供了数组式的随机访问能力，让你能够快速访问任意位置的元素。

单词释义： operator[] 就是下标运算符，中括号就是数组访问的标志。

基本语法与参数

operator[] 是容器类的成员函数，像使用数组一样使用它即可。

语法格式

reference operator[](size_type pos);
const_reference operator[](size_type pos) const;

参数说明

参数： pos
- 类型： size_type（无符号整数类型，通常是 size_t）
- 描述：要访问的元素的位置（索引）。索引从 0 开始，最大有效索引是 size() - 1。

函数说明

返回值：返回指定位置元素的引用。如果容器是常量容器，则返回常量引用。
效果：返回指定位置的元素。不会进行边界检查，越界访问的结果是未定义的。
与 at() 的区别： operator[] 不进行边界检查，速度稍快；at() 会进行边界检查，越界时抛出异常。

实例

让我们通过一系列从简单到复杂的例子，彻底掌握 operator[] 的用法。

示例 1：基础用法 - 访问元素

实例

#include <iostream>
#include <array>

int main() {
// 1. 创建一个 array 并初始化
std::array<int, 5> numbers = {10, 20, 30, 40, 50};

std::cout << "array的大小是: " << numbers.size() << std::endl;

// 2. 使用 operator[] 访问元素
std::cout << "第一个元素 [0]: " << numbers[0] << std::endl;
std::cout << "第二个元素 [1]: " << numbers[1] << std::endl;
std::cout << "第三个元素 [2]: " << numbers[2] << std::endl;
std::cout << "最后一个元素 [4]: " << numbers[4] << std::endl;

// 3. 使用循环访问所有元素
std::cout << "所有元素: ";
for(size_t i = 0; i < numbers.size(); ++i) {
std::cout << numbers[i] << " ";
}
std::cout << std::endl;

return 0;
}

运行结果预期:

array的大小是: 5
第一个元素 [0]: 10
第二个元素 [1]: 20
第三个元素 [2]: 30
最后一个元素 [4]: 50
所有元素: 10 20 30 40 50

代码解析:

numbers[0] 返回第一个元素 10（索引从 0 开始）。
numbers[4] 返回最后一个元素 50（因为 size() 是 5，有效索引是 0-4）。
使用循环和 operator[] 可以遍历所有元素，用法与 C 数组完全相同。

示例 2：修改元素的值

operator[] 返回的是引用，因此可以用来修改元素的值。

实例

#include <iostream>
#include <array>

int main() {
std::array<int, 3> numbers = {10, 20, 30};

std::cout << "修改前: ";
for(size_t i = 0; i < numbers.size(); ++i) {
std::cout << numbers[i] << " ";
}
std::cout << std::endl;

// 使用 operator[] 获取引用并修改元素
numbers[0] = 100;
numbers[1] = 200;
numbers[2] = 300;

std::cout << "修改后: ";
for(size_t i = 0; i < numbers.size(); ++i) {
std::cout << numbers[i] << " ";
}
std::cout << std::endl;

return 0;
}

运行结果预期:

修改前: 10 20 30
修改后: 100 200 300

代码解析:

numbers[0] = 100; 通过引用修改了第一个元素的值。
这展示了 operator[] 返回的是可修改的左值引用。

示例 3：范围 for 循环

可以使用范围 for 循环遍历 array。

实例

#include <iostream>
#include <array>
#include <string>

int main() {
std::array<std::string, 3> names = {"Alice", "Bob", "Charlie"};

std::cout << "所有元素: ";
for(const auto& name : names) {
std::cout << name << " ";
}
std::cout << std::endl;

return 0;
}

运行结果预期:

所有元素: Alice Bob Charlie

代码解析:

范围 for 循环是访问 array 元素的简洁方式。
与 operator[] 相比，代码更简洁易读。

示例 4：计算向量点积

使用 operator[] 实现向量运算。

实例

#include <iostream>
#include <array>

// 计算两个向量的点积
int dotProduct(const std::array<int, 3>& v1, const std::array<int, 3>& v2) {
int result = 0;
for(size_t i = 0; i < v1.size(); ++i) {
result += v1[i] * v2[i];
}
return result;
}

int main() {
std::array<int, 3> v1 = {1, 2, 3};
std::array<int, 3> v2 = {4, 5, 6};

int result = dotProduct(v1, v2);

std::cout << "向量 v1: ";
for(size_t i = 0; i < v1.size(); ++i) {
std::cout << v1[i] << " ";
}
std::cout << std::endl;

std::cout << "向量 v2: ";
for(size_t i = 0; i < v2.size(); ++i) {
std::cout << v2[i] << " ";
}
std::cout << std::endl;

std::cout << "点积: " << result << std::endl;
// 1*4 + 2*5 + 3*6 = 4 + 10 + 18 = 32

return 0;
}

运行结果预期:

向量 v1: 1 2 3
向量 v2: 4 5 6
点积: 32

代码解析:

使用 operator[] 可以在算法中快速访问 array 元素。
点积的计算就是对应位置元素相乘后求和。

C++ 容器类 <array>

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C++ <array> operator[] 运算符

基本语法与参数

语法格式

参数说明

函数说明

实例

示例 1：基础用法 - 访问元素

实例

示例 2：修改元素的值

实例

示例 3：范围 for 循环

实例

示例 4：计算向量点积

实例