R语言中能否通过方括号按列名索引数据框的列？

完全可以，你写的test_vec <- sample.df[,'sample_column'] 本身就是R语言数据框原生支持的标准写法，完全不需要提前查找目标列的序号。
实际使用时需要注意几个细节：

• 列名匹配必须和数据框内的实际存储值完全一致，大小写、首尾空格、特殊字符都不能有偏差，否则会直接抛出“选择了未定义列”的错误。
• 这种写法如果只取单列，默认会因为内置的drop=TRUE参数设置，把结果转成原子向量，和用sample.df$sample_column取到的结果类型、内容完全一致。如果需要哪怕只取单列也保留数据框结构，可以显式加drop=FALSE参数，即sample.df[, 'sample_column', drop=FALSE]，这个写法在写自动化批处理、函数封装的时候特别有用，能避免因为结构意外转换引发的逻辑bug。
• 支持一次选取多列，只要在方括号的列位置传入由列名组成的向量即可，比如要取col1、col2、col3三列，写法就是sample.df[, c('col1', 'col2', 'col3')]，返回结果依旧是标准数据框结构。
• 支持动态传入列名：可以把目标列名存在普通字符变量里，直接把变量放到方括号的列位置即可，不需要把列名转成数字索引，能完全规避临时调整数据框列顺序、增删列导致的序号错位问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者PortMadeleineCrumpet