Перегрузка двойного индексного оператора

@Ildjarn · Регистрация: 22.02.2013

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Делаю задачу из одной книги. Нужно создать класс DoubleSubscriptedArray.Как видно из названия, класс должен работать с двумерными массивами. Он включает несколько задач, связанных с перегрузкой операторов, но это не столь важно. Реализация всего этого не вызывает у меня затруднений, тем более, что в предшествующем разделе книги есть аналогичный пример для одномерного массива

Но в отличие от примера, новый класс должен работать с двумерными массивами, и обращение к элементам массива
должно производиться посредством перегруженного оператора (), в такой форме:

DoubleSubscriptedArray( row, column )

вместо:

DoubleSubscriptedArray[ row ] [ column ]

Так вот, с реализацией варианта с оператором () все понятно.
Гораздо интереснее реализовать обращение в стандартном формате [ ] [ ].
Но при потпытках это провернуть, возник вопрос: "Возможно ли это вообще сделать?".
Сам двумерный массив у меня реализуется при помощи массива указателей:

C++
1
int **ptr;

А вот мой конструктор:

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
DoubleSubscriptedArray::DoubleSubscriptedArray( int arrayRow, int arrayColumn )
{    
   if( arrayRow > 0) 
   {
      row = arrayRow;
      column = arrayColumn;
   }
   else
      throw invalid_argument( "Number of columns must be greater than 0" );
      
   ptr = new int*[ arrayRow ];
   
   for( int i = 0; i < arrayRow; ++i )
      ptr[ i ] = new int[ arrayColumn ];
      
   for( int a = 0; a < arrayRow; ++a ) {
      for( int b = 0; b < arrayColumn; ++b )
         ptr[ a ][ b ] = 0;
   }
}

В результате, к элементам массива можно обращаться в формате ptr[ row ][ column ].
Теперь нужно сделать так, чтобы к элементам объекта класса можно было обращаться в таком-же формате.
Надо перегружать оператор [ ]. Появляется вопрос: "Как он вообще работает?".

The result of a subscript expression e1[ e2 ] is given by: *( (e2) + (e1) )

Все понятно - адрес первого элемента + смещение, в конце разыменование. Кроме того, оператор [ ] принимает только один элемент. В случае с multiple subscripts, все происходит так-же:

expression1 [expression2] [expression3]...
Subscript expressions associate from left to right. The leftmost subscript expression, expression1[expression2], is evaluated first. The address that results from adding expression1 and expression2 forms a pointer expression; then expression3 is added to this pointer expression to form a new pointer expression, and so on until the last subscript expression has been added. The indirection operator (*) is applied after the last subscripted expression is evaluated, unless the final pointer value addresses an array type.

То есть, получается, e1[ e3 ][ e2 ] должно быть: *( (e3) + (e2) + (e1) ).
С моим массивом указателей происходит немного по-другому. Если, к примеру, ptr[ 1 ][ 2 ], происходит вот такое:

*( *( ptr + 1 ) + 2 )

Насколько я понимаю, ptr содержит адрес элемента матрицы [ 0 ][ 0 ]. К нему прибавляем значение смещения x, и получаем адрес указателя на элемент [ x ] [ 0 ]. Разыменовываем, получаем сам указатель на элемент [ x ] [ 0 ], к нему прибавляем второе смещение y и получаем адрес элемента матрицы [ x ] [ y ], разыменовываем его, и получаем уже само значение элемента в формате int. Как-то так, насколько я смог разобраться. Это работает.
Дальше "самое простое" - перегрузить соответствующим образом оператор [ ]. Для одномерного массива все просто как доска:

int &Array::operator[]( int subscript )
{
if( subscript < 0 || subscript >= size )
throw out_of_range( "Subscript out of range" );

return *(ptr + subscript );
}

Возвращаем уже готовый, разыменованный указатель, значение int, lvalue. Здесь не массив указателей, просто указатель *ptr.
С двумерным так сделать не получится. Во-первых, оператор [] принимает только один параметр. Значит, передать туда адреса двух смещений сразу не получится. Надо как-то разделять, что-то запоминать. К примеру, ptr[ 1 ][ 2 ], при первом вызове вычислит ptr[ 1 ], запомнит его, а при втором вызове прибавит [ 2 ], и возвратит результат. Все бы хорошо, но тип возвращаемого значения, как не крути, должен оказаться в конце int &. Получается, что при первом вызове возвращается значение типа int, а дальше попытка вычислить выражение типа int[int], что приводит к ошибке:

invalid types `int[int]' for array subscript

То есть, каскадирование не работает. И ничего придумать не получится. Изменить тип возвращаемого значения на какой-нибудь DoubleSubscriptedArray &? Но в конце-концов все равно должен быть int &, то есть значение элемента по заданному адресу, а не объект. Да и как вообще это все будет работать.
То есть, получается, это невозможно реализовать? Как тогда [][] работает со стандартными массивами? Вероятно, так как в англоязычном примере, приводимом мной выше. Во время написания поста у меня появилась мысль, на счет неправильности использования массива указателей, но какая альтернатива?
Буду очень благодарен за любую помощь. Не знаю, насколько понятно удалось это все описать, надеюсь что достаточно подробно.
Да, и еще: я не совсем уверен, что это тема для новичков. Прав создания тем в разделе для экспертов у меня нету. Возможно, модератор согласился-бы перенести эту тему туда? Мне кажется, там ей место.

@CheshireCat · 26.02.2013, 15:36

Ключевой кусок кода:

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
template <class T>
class Matrix
{
    // здесь детали реализации матрицы...........
    
    // это позволит обращаться к матрице: m[i][k] = ...;
    template<class U>
    class Helper
    {
        template<typename U> class Matrix;
 
        Matrix<U>&   matrix;
        unsigned int i;
 
        Helper(Matrix<U>& _mc, unsigned int _i): matrix(_mc), i(_i) {};
        Helper(const Matrix<U>& _mc, unsigned int _i): matrix(const_cast<Matrix&>(_mc)), i(_i) {};
        Helper(const Helper&);
        Helper& operator=(const Helper&);
 
        friend class Matrix<U>;
 
    public:
        U& operator[](unsigned int k) const
        {
            assert(i < matrix.rows);
            assert(k < matrix.cols);
            if (i >= matrix.rows || k >= matrix.cols)
                throw std::range_error("Range error in Matrix::Helper::operator[]() const");
 
            return matrix.data[matrix.cols * i + k];
        }
 
        U& operator[](unsigned int k)
        {
            assert(i < matrix.rows);
            assert(k < matrix.cols);
            if (i >= matrix.rows || k >= matrix.cols)
                throw std::range_error("Range error in Matrix::Helper::operator[]()");
 
            return matrix.data[matrix.cols * i + k];
        }
    };
 
    Helper<T> operator[](unsigned int i) const
    {
        assert(i < rows);
        if (i >= rows)
            throw std::range_error("Range error in Matrix::operator[]() const");
 
        return Helper<T>(*this, i);
    }
 
    Helper<T> operator[](unsigned int i)
    {
        assert(i < rows);
        if (i >= rows)
            throw std::range_error("Range error in Matrix::operator[]()");
 
        return Helper<T>(*this, i);
    }
};

@Ildjarn · 26.02.2013, 15:39 **[ТС]**

интересно, вечером разберусь. думаю, это немного выходит за рамки рассматриваемого раздела книги, но попробую прикрутить к своему классу.

HighPredator · 26.02.2013, 17:38

Для вашего случая рискну предложить такой вариант:

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
//...
  int **ptr;
  //...
public:
  int *operator [](unsigned int indx);
  //...
};
 
int *ClassName::operator [](unsigned int indx)
{
  return ptr[indx];
}

@Avazart · 26.02.2013, 17:49

Перегрузка оператора индексации

@Ildjarn · 26.02.2013, 22:06 **[ТС]**

Сообщение от HighPredator

Для вашего случая рискну предложить такой вариант:

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
//...
  int **ptr;
  //...
public:
  int *operator [](unsigned int indx);
  //...
};
 
int *ClassName::operator [](unsigned int indx)
{
  return ptr[indx];
}

конечно же не работает

возвращаемый тип - int *. Возвращается указатель, содержащий адресс строки [indx], а потом ошибка invalid types `int[int]' for array subscript. Да и в конце должен быть разыменованный указатель.

Добавлено через 1 минуту

Сообщение от Avazart

Перегрузка оператора индексации

и что, получается, что без всяких дополнительных средств и нельзя ничего придумать, а то что мы можем использовать нотацию [][] с базовыми типами - подарок судьбы?

Добавлено через 58 секунд
Вариант CheshireCat очень туманен и непонятен, не могу разобраться.

Jupiter · 26.02.2013, 22:13

Сообщение от Ildjarn

конечно же не работает возвращаемый тип - int *. Возвращается указатель, содержащий адресс строки [indx], а потом ошибка invalid types `int[int]' for array subscript. Да и в конце должен быть разыменованный указатель.

где код?

Сообщение от Ildjarn

Вариант CheshireCat очень туманен и непонятен, не могу разобраться.

что неясно?

@Ildjarn · 26.02.2013, 22:40 **[ТС]**

C++
1
template<typename U> class Matrix;

что это такое, зачем оно?

И как оно будет работать на практике, какой принцип - в двух словах? Обработка выражения типа array[x][y] - как я понимаю, сначало, при обработке array[x], должно вернуть проинициализорованный объект хелпера, в переменной

C++
1
unsigned int i;

будет значение чмещения [x]. Далее уже будет производиться операция с перегруженным оператором [] объекта класса Helper, с [y] в качестве аргумента? В результате - возвращается нужный элелемент. Я правильно понимаю? Такой принцип?
Только что разобрался

Jupiter · 26.02.2013, 22:42

Сообщение от Ildjarn

что это такое, зачем оно?

шаблоны с++
при желании можете убрать и вместо U подставить свой тип

Сообщение от Ildjarn

Я правильно понимаю? Такой принцип?

все верно

@Ildjarn · 26.02.2013, 22:56 **[ТС]**

там ведь определение класса должно быть вроде.
ну ничего, главное что основной принцип понял.
да, с двумерными должно сработать, но если уже 3d и больше - надо будет переделывать.

@Avazart · 27.02.2013, 00:34

Сообщение от Ildjarn

и что, получается, что без всяких дополнительных средств и нельзя ничего придумать, а то что мы можем использовать нотацию [][] с базовыми типами - подарок судьбы?

Подарок разработчиков языка...

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
Новый CodeBlocs. Версия 25.03 palva 04.01.2026 Оказывается, недавно вышла новая версия CodeBlocks за номером 25. 03. Когда-то давно я возился с только что вышедшей тогда версией 20. 03. С тех пор я давно снёс всё с компьютера и забыл. Теперь. . .	Модель микоризы: классовый агентный подход anaschu 02.01.2026 Раньше это было два гриба и бактерия. Теперь три гриба, растение. И на уровне агентов добавится между грибами или бактериями взаимодействий. До того я пробовал подход через многомерные массивы,. . .	Учёным и волонтёрам проекта «Einstein@home» удалось обнаружить четыре гамма-лучевых пульсара в джете Млечного Пути Programma_Boinc 01.01.2026 Учёным и волонтёрам проекта «Einstein@home» удалось обнаружить четыре гамма-лучевых пульсара в джете Млечного Пути Сочетание глобально распределённой вычислительной мощности и инновационных. . .	Советы по крайней бережливости. Внимание, это ОЧЕНЬ длинный пост. Programma_Boinc 28.12.2025 Советы по крайней бережливости. Внимание, это ОЧЕНЬ длинный пост. Налог на собак: https:/ / ********/ gallery/ V06K53e Финансовый отчет в Excel: https:/ / ********/ gallery/ bKBkQFf Пост отсюда. . .	Кто-нибудь знает, где можно бесплатно получить настольный компьютер или ноутбук? США. Programma_Boinc 26.12.2025 Нашел на реддите интересную статью под названием Anyone know where to get a free Desktop or Laptop? Ниже её машинный перевод. После долгих разбирательств я наконец-то вернула себе. . .
Thinkpad X220 Tablet — это лучший бюджетный ноутбук для учёбы, точка. Programma_Boinc 23.12.2025 Рецензия / Мнение/ Перевод Нашел на реддите интересную статью под названием The Thinkpad X220 Tablet is the best budget school laptop period . Ниже её машинный перевод. Thinkpad X220 Tablet —. . .	PhpStorm 2025.3: WSL Terminal всегда стартует в ~ and_y87 14.12.2025 PhpStorm 2025. 3: WSL Terminal всегда стартует в ~ (home), игнорируя директорию проекта Симптом: После обновления до PhpStorm 2025. 3 встроенный терминал WSL открывается в домашней директории. . .	Как объединить две одинаковые БД Access с разными данными VikBal 11.12.2025 Помогите пожалуйста !! Как объединить 2 одинаковые БД Access с разными данными.	Новый ноутбук volvo 07.12.2025 Всем привет. По скидке в "черную пятницу" взял себе новый ноутбук Lenovo ThinkBook 16 G7 на Амазоне: Ryzen 5 7533HS 64 Gb DDR5 1Tb NVMe 16" Full HD Display Win11 Pro	Музыка, написанная Искусственным Интеллектом volvo 04.12.2025 Всем привет. Некоторое время назад меня заинтересовало, что уже умеет ИИ в плане написания музыки для песен, и, собственно, исполнения этих самых песен. Стихов у нас много, уже вышли 4 книги, еще 3. . .

@Ildjarn 0 / 0 / 1 Регистрация: 22.02.2013 Сообщений: 9
	26.02.2013, 15:39 [ТС]
	интересно, вечером разберусь. думаю, это немного выходит за рамки рассматриваемого раздела книги, но попробую прикрутить к своему классу. 0

@Avazart 8484 / 6151 / 615 Регистрация: 10.12.2010 Сообщений: 28,683 Записей в блоге: 30
	26.02.2013, 17:49
	Перегрузка оператора индексации 2

@Ildjarn 0 / 0 / 1 Регистрация: 22.02.2013 Сообщений: 9
	26.02.2013, 22:56 [ТС]
	там ведь определение класса должно быть вроде. ну ничего, главное что основной принцип понял. да, с двумерными должно сработать, но если уже 3d и больше - надо будет переделывать. 0