C++ 如何从（通常）返回引用（成员数据）的成员函数返回常量

我正在为上下三角矩阵（double）编写一个类。通过利用

n*n

三角矩阵只有

n*（n+1）/2

[潜在非零]元素这一事实，在内部，我只在平面数组成员中存储该数量的元素

首先，我有一个“普通”（即稠密）矩阵的基类，其中

操作符（）

作为下标操作符，它采用行索引和列索引：

类矩阵{
公众：
// [...]
虚常量double&运算符（）（无符号i，无符号j）；
虚拟双精度运算符（&O）（（无符号i，无符号j）；
// [...]
私人：
std：：valarray数据；
标准：尺寸；
}
// [...]
常量double&矩阵：：运算符（）（无符号i，无符号j）{
返回数据[size_*i+j]；
}

对于三角矩阵（我将以下三角矩阵为例），为了提供与常规矩阵相同的接口，我需要实现一个稍微不同的下标运算符：

constdouble&LowerTriangular:：operator（）（无符号i，无符号j）常量重写{
返回数据_ui*（i+1）/2+j]；
}

但上面的运算符并不完整，因为如果有人要求输入对角线右侧（但仍在理论矩阵内）的条目，则会返回另一个（不相关）元素，但应返回

0

因为引用不能绑定到局部变量，所以我不能只

返回0

。因此，我怎样才能做到这一点

我只能想出一个局部静态变量：

constdouble&LowerTriangular:：operator（）（无符号i，无符号j）常量重写{
静态常数双零=0；
如果（j>i）返回零；
返回数据_ui*（i+1）/2+j]；
}

我可以让函数按值返回，但非常量版本（当调用方实际需要修改内容时）如何？如何确保调用方不修改

zero

静态变量？这是可行的，但有点难看：

constdouble&LowerTriangular:：operator（）（无符号i，无符号j）常量重写{
静态双零=0；
如果（j>i）返回0=0；//有点难看，但可以工作
返回数据_ui*（i+1）/2+j]；
}
double&LowerTriangular:：operator（）（无符号i，无符号j）重写{
返回const_cast（const_cast（*本）（i，j））；
}

---

那么，最佳解决方案是什么？

当您通过常量引用返回时：

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基本类型（您选择的优化与您提供的界面冲突

一种方法可能是不返回引用，而是返回一个行为类似于引用的透明包装器。类似于

std:：vector:：：reference

。示例：

struct Reference {
    double* element;

    operator double() const {
         return element
             ? *element
             : 0;
    }
    Reference& operator=(double d) {
        if (!element)
            throw std::out_of_range("Cannot modify right side of diagnoal");
        *element = d;
        return *this;
    }
};

const Reference
LowerTriangular::operator()(unsigned i, unsigned j) const {
    return {
        j > i
            ? nullptr
            : data_ + i*(i + 1)/2 + j
    };
}

Reference
LowerTriangular::operator()(unsigned i, unsigned j) {
    return {
        j > i
            ? nullptr
            : data_ + i*(i + 1)/2 + j
    };
}

这与

std:：vector:：：reference

具有相同的警告，即获取引用的地址不会给您指向double对象的指针。这可能是重载

运算符&

有意义的少数情况之一。但是，当API的用户知道包装器并在我想要包装纸的地址

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而不是抛出，您可以指定尝试修改对角线的右侧是未定义的行为。如果有人请求边界之外的数据，那么将被认为是异常的吗？如果是这样，您可以抛出异常。或者考虑使用<代码> STD:：可选< <代码> >如果您的代码>操作程序（）的结果保证是有意义的可分配的，那么

j>i

的情况是真正例外的，因为它们不会遵守该保证。在这种情况下，正确的做法是抛出一个异常。如果不是这样，用户负责验证结果是否有效，这就打开了许多可能性。最简单的一个可能只是返回一个指针，用<代码> NulLPTR < /代码>当<代码> j> i>代码>。正确的取决于您打算如何使用您的类型。@ AANKHORD您可能会考虑不返回<代码> Bug和<代码>，而是返回一个代理类型，该代理类型作为引用的一个双倍，但它进行坐标检查。at可隐式转换为

double

，并可从

double

赋值。编辑：然后，您可以以任何方式处理对不受支持坐标的赋值。尽管我不清楚，当有人试图将类型赋值给不属于三角形的元素时，您希望类型执行什么操作。我希望函数在用矩阵引用（谁不知道矩阵是不是三角形）来正常使用接口。我认为这个设计目标也是危险的。函数在上三角形中写入意外值（＝0），“消失”。神奇的是，回读提供了一个不同于写入的值。如果对上三角的写入访问有异常，我会睡得更好，因为写入0.0的异常情况可能不会抛出该异常。（…来自异常的异常情况…；-））对，我可能应该按常量版本的值返回。但对于非常量版本，挑战在于我强烈希望接口的行为与一般矩阵的行为完全相同事实上，这个类是另一个类的子类，

matrix

。我希望使用

Matrix

references（不知道矩阵是否为三角形）的函数能够正常使用接口，在访问对角线右侧的元素时不会引发异常（实际上并非“超出边界”）.值得注意的是，这并不完全正确。虽然您无法直接为

运算符（）（…）常量的结果赋值，但可以将结果复制到的非
常量
实例中