基本演算を備えた2次元配列を作る(再)

すみません。
まとめて質問すればよかったのですが。
構文内に、

constexpr T& at(size_t const r, size_t const c)
{
return arr.at(r*C + c);
}

constexpr T const & at(size_t const r, size_t const c) const
{
return arr.at(r*C + c);
}

がありますが。
最初のT& at(size_t const r, size_t const c)
は必要ですか？
どういう理由で記述されているのでしょうか？

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iterator>

template <class T, size_t R, size_t C>
class array2d
{
   typedef T                 value_type;
   typedef value_type*       iterator;
   typedef value_type const* const_iterator;

   std::vector<T> arr;
public:
   array2d() :arr(R*C) {}
   explicit array2d(std::initializer_list<T> l):arr(l) {}
   constexpr T* data() noexcept { return arr.data(); }
   constexpr T const * data() const noexcept { return arr.data(); }

   constexpr T& at(size_t const r, size_t const c) 
   {
      return arr.at(r*C + c);
   }

   constexpr T const & at(size_t const r, size_t const c) const
   {
      return arr.at(r*C + c);
   }

   constexpr T& operator() (size_t const r, size_t const c)
   {
      return arr[r*C + c];
   }

   constexpr T const & operator() (size_t const r, size_t const c) const
   {
      return arr[r*C + c];
   }

   constexpr bool empty() const noexcept
   {
      return R == 0 || C == 0;
   }

   constexpr size_t size(int const rank) const
   {
      if (rank == 1) return R;
      else if (rank == 2) return C;
      throw std::out_of_range("Rank is out of range!");
   }

   void fill(T const & value)
   {
      std::fill(std::begin(arr), std::end(arr), value);
   }

   void swap(array2d & other) noexcept
   {
      arr.swap(other.arr);
   }

   const_iterator begin() const { return arr.data(); }
   const_iterator end() const { return arr.data() + arr.size(); }
   iterator begin() { return arr.data(); }
   iterator end() { return arr.data() + arr.size(); }
};

template <class T, size_t R, size_t C>
void print_array2d(array2d<T, R, C> const & arr)
{
   for (int i = 0; i < R; ++i)
   {
      for (int j = 0; j < C; ++j)
      {
         std::cout << arr.at(i, j) << ' ';
      }

      std::cout << std::endl;
   }
}

int main()
{
   {
      std::cout << "test fill" << std::endl;

      array2d<int, 2, 3> a;
      a.fill(1);

      print_array2d(a);
   }

   {
      std::cout << "test operator()" << std::endl;
      array2d<int, 2, 3> a;

      for (size_t i = 0; i < a.size(1); ++i)
      {
         for (size_t j = 0; j < a.size(2); ++j)
         {
            a(i, j) = 1 + i * 3 + j;
         }
      }

      print_array2d(a);
   }

   {
      std::cout << "test move semantics" << std::endl;

      array2d<int, 2, 3> a{10,20,30,40,50,60};
      print_array2d(a);

      array2d<int, 2, 3> b(std::move(a));
      print_array2d(b);
   }

   {
      std::cout << "test swap" << std::endl;

      array2d<int, 2, 3> a { 1,2,3,4,5,6 };
      array2d<int, 2, 3> b { 10,20,30,40,50,60 };

      print_array2d(a);
      print_array2d(b);

      a.swap(b);

      print_array2d(a);
      print_array2d(b);
   }

   {
      std::cout << "test capacity" << std::endl;

      array2d<int, 2, 3> const a { 1,2,3,4,5,6 };

      for (size_t i = 0; i < a.size(1); ++i)
      {
         for (size_t j = 0; j < a.size(2); ++j)
         {
            std::cout << a(i, j) << ' ';
         }

         std::cout << std::endl;
      }
   }

   {
      std::cout << "test iterators" << std::endl;

      array2d<int, 2, 3> const a{ 1,2,3,4,5,6 };
      for (auto const e : a)
      {
         std::cout << e << ' ';
      }
      std::cout << std::endl;

      std::copy(
         std::begin(a), std::end(a), 
         std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));

      std::cout << std::endl;
   }
}

行動規範の内容に同意します

回答2件

ベストアンサー

しっかりと実装するのであれば必要です。

cpp
1T& at(size_t const r, size_t const c)

と

cpp
1T const & at(size_t const r, size_t const c) const

の違いはまず、戻り値がT&であるかT const&であるかです。

前者のメンバ関数はT&型、つまり書き換え可能な参照を返しています。
対して後者のメンバ関数はT const&型、つまり書き換え不可能な参照を返しています。

この関数の呼び分けはどうなっているかと言うと、、、

cpp
1T const & at(size_t const r, size_t const c) const
2//                                           ^~~~~
3//                                           メンバ関数のconst修飾

この後者の関数宣言の末尾のメンバ関数のconst修飾という機能が使われています。
const修飾されていないメンバ関数はconstな変数から呼び出すことはできません。

具体的には、中身を書き換えることができるかどうかの違いがあります。
次のような挙動になります。

cpp
1array2d<int> arr1 = {...};
2arr1.at(0, 0) = 1; // OK
3// constではない変数なので前者の関数が呼ばれ、ミュータブルな参照が返ってくるので書き換えが可能
4
5const array2d<int> arr2 = {...};
6arr2.at(0, 0) = 1; // ERROR
7// constな変数なので後者の関数が呼ばれ、const参照返ってくる
8// constな変数に代入しようとしてコンパイルエラー