我有一个非常简单的3D矢量类定义TVector3D
,以及一些用于实现TVector3D.Normalise
函数的方法。如果我将Normalise
函数传递给已经规范化的向量,我希望它返回我传递给它的向量。在这里,我使用了Result := Self
,但我有一些疯狂的回报。
控制台应用程序:
program Project1;
{$APPTYPE CONSOLE}
{$R *.res}
uses
System.SysUtils;
type
TVector3D = Class
public
x : Single;
y : Single;
z : Single;
constructor Create(x : Single;
y : Single;
z : Single);
function GetMagnitude() : Single;
function IsUnitVector() : Boolean;
function Normalise() : TVector3D;
end;
constructor TVector3D.Create(x : Single;
y : Single;
z : Single);
begin
Self.x := x;
Self.y := y;
Self.z := z;
end;
function TVector3D.GetMagnitude;
begin
Result := Sqrt(Sqr(Self.x) + Sqr(Self.y) + Sqr(Self.z));
end;
function TVector3D.IsUnitVector;
begin
if Self.GetMagnitude = 1 then
Result := True
else
Result := False;
end;
function TVector3D.Normalise;
var
x : Single;
y : Single;
z : Single;
MagnitudeFactor : Single;
begin
if IsUnitVector then
Result := Self
else
MagnitudeFactor := 1/(Self.GetMagnitude);
x := Self.x*MagnitudeFactor;
y := Self.y*MagnitudeFactor;
z := Self.z*MagnitudeFactor;
Result := TVector3D.Create(x,
y,
z);
end;
procedure TestNormalise;
var
nonUnitVector : TVector3D;
unitVector : TVector3D;
nUVNormed : TVector3D;
uVNormed : TVector3D;
begin
//Setup Vectors for Test
nonUnitVector := TVector3D.Create(1,
1,
1);
unitVector := TVector3D.Create(1,
0,
0);
//Normalise Vectors & Free Memory
nUVNormed := nonUnitVector.Normalise;
nonUnitVector.Free;
uVNormed := unitVector.Normalise;
unitVector.Free;
//Print Output & Free Memory
WriteLn('nUVNormed = (' + FloatToStr(nUVNormed.x) + ', ' + FloatToStr(nUVNormed.y) + ', ' + FloatToStr(nUVNormed.z) + ')');
nUVNormed.Free;
WriteLn('uVNormed = (' + FloatToStr(uVNormed.x) + ', ' + FloatToStr(uVNormed.y) + ', ' + FloatToStr(uVNormed.z) + ')');
uVNormed.Free;
end;
begin
try
TestNormalise;
Sleep(10000);
except
on E: Exception do
Writeln(E.ClassName, ': ', E.Message);
end;
end.
Normalise
适用于非单位vecors,即IsUnitVector
返回false。但是对于单位向量,例如(1,0,0)
,我不会返回自身,而是在以前存在非零值的情况下得到非零非零值的结果,例如(8.47122...E-38,0,0)
。
如果我通过调试器运行此操作,并在设置为评估Self的行Result := Self
上设置断点,则Self为(1,0,0)
,但结果变为(Very Low Number,0,0)
。每次运行程序时Very Low Number
更改的位置,但似乎总是在E-38/E-39
左右。
我不明白为什么会这样。为什么会发生这种情况,如何最好地改变我的Normalise
功能以避免它。
答案 0 :(得分:7)
您当前的TVector3D.Normalise
实施存在一些问题:
begin-end
之后没有使用else
块,Self
,但总是返回一个新实例IsUnitVector
返回True
时,将跳过MagnitudeFactor
的分配,它将是一个随机值(当前存在于该内存的地址),这解释了为什么rubish。编译器也会警告您:变量MagnitudeFactor
可能尚未初始化。 相反,我会按如下方式重写例程:
function TVector3D.Normalise: TVector3D;
begin
if not IsUnitVector then
begin
x := x / GetMagnitude;
y := y / GetMagnitude;
z := z / GetMagnitude;
end;
Result := Self;
end;
答案 1 :(得分:7)
您所有问题的根源在于您使用的是类,它是一种引用类型。相反,您需要使矢量成为值类型。这意味着使用record
。
在您的代码中,即使您修复了@NGLN标识的问题,在您开始调用WriteLn
时仍然会销毁所有类的实例。
除非你很快掌握这个问题,否则我担心你会继续遇到问题。与您当前的方法相比,切换到使用值类型将使您的编码变得简单。
这是让你入门的东西:
type
TVector3 = record
public
class operator Negative(const V: TVector3): TVector3;
class operator Equal(const V1, V2: TVector3): Boolean;
class operator NotEqual(const V1, V2: TVector3): Boolean;
class operator Add(const V1, V2: TVector3): TVector3;
class operator Subtract(const V1, V2: TVector3): TVector3;
class operator Multiply(const V: TVector3; const D: Double): TVector3;
class operator Multiply(const D: Double; const V: TVector3): TVector3;
class operator Divide(const V: TVector3; const D: Double): TVector3;
class function New(const X, Y, Z: Double): TVector3; static;
function IsZero: Boolean;
function IsNonZero: Boolean;
function IsUnit: Boolean;
function Mag: Double;
function SqrMag: Double;
function Normalised: TVector3;
function ToString: string;
public
X, Y, Z: Double;
end;
const
ZeroVector3: TVector3=();
class operator TVector3.Negative(const V: TVector3): TVector3;
begin
Result.X := -V.X;
Result.Y := -V.Y;
Result.Z := -V.Z;
end;
class operator TVector3.Equal(const V1, V2: TVector3): Boolean;
begin
Result := (V1.X=V2.X) and (V1.Y=V2.Y) and (V1.Z=V2.Z);
end;
class operator TVector3.NotEqual(const V1, V2: TVector3): Boolean;
begin
Result := not (V1=V2);
end;
class operator TVector3.Add(const V1, V2: TVector3): TVector3;
begin
Result.X := V1.X + V2.X;
Result.Y := V1.Y + V2.Y;
Result.Z := V1.Z + V2.Z;
end;
class operator TVector3.Subtract(const V1, V2: TVector3): TVector3;
begin
Result.X := V1.X - V2.X;
Result.Y := V1.Y - V2.Y;
Result.Z := V1.Z - V2.Z;
end;
class operator TVector3.Multiply(const V: TVector3; const D: Double): TVector3;
begin
Result.X := D*V.X;
Result.Y := D*V.Y;
Result.Z := D*V.Z;
end;
class operator TVector3.Multiply(const D: Double; const V: TVector3): TVector3;
begin
Result.X := D*V.X;
Result.Y := D*V.Y;
Result.Z := D*V.Z;
end;
class operator TVector3.Divide(const V: TVector3; const D: Double): TVector3;
begin
Result := (1.0/D)*V;
end;
class function TVector3.New(const X, Y, Z: Double): TVector3;
begin
Result.X := X;
Result.Y := Y;
Result.Z := Z;
end;
function TVector3.IsZero: Boolean;
begin
Result := Self=ZeroVector3;
end;
function TVector3.IsNonZero: Boolean;
begin
Result := Self<>ZeroVector3;
end;
function TVector3.IsUnit: Boolean;
begin
Result := abs(1.0-Mag)<1.0e-5;
end;
function TVector3.Mag: Double;
begin
Result := Sqrt(X*X + Y*Y + Z*Z);
end;
function TVector3.SqrMag: Double;
begin
Result := X*X + Y*Y + Z*Z;
end;
function TVector3.Normalised;
begin
Result := Self/Mag;
end;
function TVector3.ToString: string;
begin
Result := Format('(%g, %g, %g)', [X, Y, Z]);
end;
这是从我自己的代码库中提取的。我正在使用Double
,但如果您真的更喜欢使用Single
,那么您可以随时更改它。
使用运算符重载会使您编写的代码更具可读性。现在你可以写V3 := V1 + V2
等等。
以下是此记录的测试代码:
var
nonUnitVector: TVector3;
unitVector: TVector3;
nUVNormed: TVector3;
uVNormed: TVector3;
begin
//Setup Vectors for Test
nonUnitVector := TVector3.New(1, 1, 1);
unitVector := TVector3.New(1, 0, 0);
//Normalise Vectors
nUVNormed := nonUnitVector.Normalised;
uVNormed := unitVector.Normalised;
//Print Output
WriteLn('nUVNormed = ' + nUVNormed.ToString);
WriteLn('uVNormed = ' + uVNormed.ToString);
Readln;
end.
或者如果你想稍微压缩它:
WriteLn('nUVNormed = ' + TVector3.New(1, 1, 1).Normalised.ToString);
WriteLn('uVNormed = ' + TVector3.New(1, 0, 0).Normalised.ToString);
答案 2 :(得分:6)
一些提示:
首先,如果我是你,我实际上会将矢量设为记录而不是类,而是YMMV。这将简化很多,因为编译器将管理每个向量的生命周期(您永远不必担心释放事物)。第二,
function TVector3D.IsUnitVector;
begin
if self.GetMagnitude = 1 then
result := True
else
result := False;
end;
通常是在语法上完全等同地编写,
function TVector3D.IsUnitVector;
begin
result := GetMagnitude = 1
end;
但即使这样,也是不对的。由于您正在处理浮点数,因此无法可靠地测试相等性。相反,您应该看看幅度是否在一定的统一区间内,以便“模糊”不会干扰。例如,你可以做(uses Math
)
function TVector3D.IsUnitVector;
begin
result := IsZero(GetMagnitude - 1)
end;
第三,如果需要进行规范化,则Normalize
函数会返回 new 向量对象,如果不是,则返回相同的对象。这非常令人困惑。你永远不知道你有多少个实例!相反,将此作为一个程序:
procedure TVector3D.Normalize;
var
norm: single;
begin
norm := GetMagnitude;
x := x / norm;
y := y / norm;
z := z / norm;
end;
第四,为什么要使用single
代替double
或real
?
第五,正如NGLN所指出的那样(请提出他的回答!),你忘记了begin...end
函数的else
部分中的Normalize
块,所以最后四行是< em>总是执行!因此,您始终创建一个新的矢量实例!不过,我的观点非常重要:您的原始函数'打算'(如果您只是添加begin...end
块)返回self
或根据条件创建一个新实例,这是相当可怕的,因为那么你不知道你有多少个实例! (所以,你可能会开始泄漏矢量......)