为什么 STL 映射的 [] 运算符不是 const？答案

【问题标题】：Why isn't the [] operator const for STL maps?为什么 STL 映射的 [] 运算符不是 const？
【发布时间】：2010-12-01 06:52:47
【问题描述】：

为了这个问题，人为的例子：

void MyClass::MyFunction( int x ) const
{
  std::cout << m_map[x] << std::endl
}

这不会编译，因为 [] 运算符是非常量的。

这很不幸，因为 [] 语法看起来很干净。相反，我必须这样做：

void MyClass::MyFunction( int x ) const
{
  MyMap iter = m_map.find(x);
  std::cout << iter->second << std::endl
}

这一直困扰着我。为什么 [] 运算符是非常量的？

【问题讨论】：

如果给定元素不存在，operator[] 应该怎么做？
@Frerich Raabe：与 at 成员函数相同：抛出 std::out_of_range

标签： c++ constants

【解决方案1】：

对于std::map 和std::unordered_map，operator[] 会将索引值插入到容器中（如果它以前不存在）。这有点不直观，但就是这样。

由于必须允许失败并插入默认值，因此不能在容器的const 实例上使用运算符。

http://en.cppreference.com/w/cpp/container/map/operator_at

【讨论】：

std::set 没有operator[]。
这是正确的答案，但是 const 版本可以做与“at”成员相同的事情。那就是抛出一个 std::out_of_range...
当用于读取一个值时，没有提供默认值。 std::vector 有一个读操作符[]，即const。 map 也应该这样做。
@Jean-SimonBrochu 所有容器的约定是at 可以抛出而[] 不会。我认为不值得打破这个约定。

【解决方案2】：

现在使用 C++11，您可以使用 at() 获得更简洁的版本

void MyClass::MyFunction( int x ) const
{
  std::cout << m_map.at(x) << std::endl;
}

【讨论】：

如果map 有常量和非常量at()s - 为什么operator[] 也不一样？ const 版本不插入任何东西，而是抛出？（或者返回一个可选的，当 std::optional 使其成为标准时）
@einpoklum const 正确性主要是静态编译时检查。我宁愿编译器抱怨也不愿抛出异常，因为我没有正确使用 const 对象。
@einpoklum 很晚了，但对于其他读者来说：让两个重载做如此不同的事情会很糟糕。 at 有两种风格的唯一原因是因为它执行 return *this;，而重载之间的唯一区别是返回的引用的 const-ness。两个ats的实际效果是完全一样的（也就是没有效果）。

【解决方案3】：

新读者须知。
最初的问题是关于 STL 容器（不是专门关于 std::map）

应该注意，大多数容器上都有一个 const 版本的 operator []。
只是 std::map 和 std::set 没有 const 版本，这是实现它们的底层结构的结果。

来自 std::vector

reference       operator[](size_type n) 
const_reference operator[](size_type n) const

对于您的第二个示例，您还应该检查是否找不到元素。

void MyClass::MyFunction( int x ) const
{
    MyMap iter = m_map.find(x);
    if (iter != m_map.end())
    {
        std::cout << iter->second << std::endl
    }
}

【讨论】：

std::set 根本没有operator[]。

【解决方案4】：

由于 operator[] 可能会在容器中插入一个新元素，因此它不可能是 const 成员函数。注意 operator[] 的定义极其简单：m[k] 等价于 (*((m.insert(value_type(k, data_type()))).first)).second。严格来说，这个成员函数是不必要的：它的存在只是为了方便

【讨论】：

【解决方案5】：

对于只读容器（在 STL 中并不真正存在），索引运算符只能是 const。

索引运算符不仅用于查看值。

【讨论】：

问题是，为什么它没有两个重载版本-一个const，另一个非const-例如std::vector 确实如此。

【解决方案6】：

如果你声明你的 std::map 成员变量是可变的

mutable std::map<...> m_map;

您可以在 const 成员函数中使用 std::map 的非常量成员函数。

【讨论】：

不过，这是个糟糕的主意。
如果你这样做，你的类的 API 就存在。该函数声称它是 const ——这意味着它不会修改任何成员变量——但实际上它可能正在修改 m_map 数据成员。
mutable 可用于std::mutex、缓存和调试助手等成员。如果地图要用作缓存来加速非常昂贵的const“getter”函数，那么mutable 是可以接受的。您需要小心，但这本身并不是一个糟糕的主意。