Question

我正在尝试使用线性代数运算来实现Matrix类。我想让这个类适用于一些值类型，例如uint，uchar，float，double。

标题如下所示：

template<typename T>
class Matrix{
public:
    Matrix(int width, int height);
    Matrix(const Matrix<T> & other);
    virtual ~Matrix();
    unsigned int width() const { return width_; }
    unsigned int height() const { return height_; };
    T * data() const { return data_ptr_; };
private:
  T * data_ptr_;
  unsigned int width_;
  unsigned int height_;
}

源文件如下所示。

template<typename T>
Matrix<T>::Matrix(int width, int height ): width_(width), height_(height)
{
  data_ptr_ = new T[width * height];
}

template<typename T>
Matrix<T>::Matrix(const Matrix<T> & other): Matrix(other.width(), other.height() )
{
   memcpy(data_ptr_, other.data(), width_ * height_ * sizeof(T);
}

template<typename T>
Matrix<T>::~Matrix()
{
   delete []data_ptr_;
}

template class Matrix<double>;
template class Matrix<float>;
...

现在我要定义一个operator +，它将返回一个普通c ++转换在添加两个值时所做类型的Matrix，即

Matrix<double> + Matrix<float> => Matrix<double>
Matrix<int> + Matrix<float> => Matrix<float>

我希望能够在没有明确转换的情况下执行此操作。例如

Matrix<float> float_matrix(10,20);
Matrix<int> int_matrix(10,20);

auto sum_matrix = float_matrix + int_matrix;

所以总和应该是float类型。

然而，我尝试了两种方法却没有成功。

方法1 将operator +定义为

//inside class definition
Matrix<T> operator+(const Matrix<T> &other) const;

并定义隐式构造函数，如

//inside the class declaration
template<typename K>
Matrix(const Matrix<K> & other);

并仅以明显的层次顺序实例化它们： uchar-> uint->float->double，但我仍然需要手动转换不同类型的操作数。

方法2

将operator +定义为

//inside the class declaration
template<typename K, typename R>
Matrix<R> operator+(const Matrix<K> &other) const;

并为每个案例编写特化，但是，我无法让编译器正确地推导出模板参数。

这两种方法似乎都不正确。

有人能给我指点吗？

Answer 1

您可以使用方法3并使用C ++ 11的自动返回类型演绎来为您找出类型。使用

template<typename K>
auto operator+(const Matrix<K> &other) const -> Matrix<decltype(std::declval<T>() + std::declval<K>())>;

这表示返回的矩阵将具有添加到T的{{1}}的类型。

您无法使用此功能制作自定义规则，但会遵循标准的促销/转化规则。

Answer 2

来自MathanOliver的方法3的变体：定义operator+()（关于主题建议：永远定义operator+=()作为方法而operator+()作为外部函数）不是作为方法而是作为外部函数（你如果需要，可以使它成为Matrix的朋友。

template <typename T1, typename T2,
          typename Tr = decltype(std::declval<T1>() + std::declval<T2>())>
Matrix<Tr> operator+ (Matrix<T1> const & m1, Matrix<T2> const & m2)
 { 
   // something useful
   return {m1.width(), m1.height()};
 }

以下是完整的编译示例

#include <cstring>
#include <utility>

template <typename T>
class Matrix
 {
   public:
      Matrix(unsigned int width, unsigned int height)
         : width_(width), height_(height)
       { data_ptr_ = new T[width * height]; }

      Matrix(const Matrix<T> & other)
         : Matrix(other.width(), other.height() )
       { std::memcpy(data_ptr_, other.data(), width_ * height_ * sizeof(T)); }
      virtual ~Matrix()
       { delete []data_ptr_; }
      unsigned int width() const
       { return width_; }
      unsigned int height() const
       { return height_; };
      T * data() const
       { return data_ptr_; };
   private:
      T * data_ptr_;
      unsigned int width_;
      unsigned int height_;
 };

template <typename T1, typename T2,
          typename Tr = decltype(std::declval<T1>() + std::declval<T2>())>
Matrix<Tr> operator+ (Matrix<T1> const & m1, Matrix<T2> const & m2)
 {
   return {m1.width(), m1.height()};
 }


int main ()
 {
   Matrix<int>   m1{1, 2};
   Matrix<float> m2{1, 2};

   auto m3 = m1 + m2;
   auto m4 = m2 + m1;

   static_assert( std::is_same<decltype(m3), Matrix<float>>{}, "!" );
   static_assert( std::is_same<decltype(m4), Matrix<float>>{}, "!" );

   return 0;
 }

获取返回矩阵的类型为默认模板值（Tr），如果需要，可以显式使用其他类型，如下所示

auto m5 = operator+<int, float, int>(m1, m2);

static_assert( std::is_same<decltype(m5), Matrix<int>>{}, "!" );

隐式转化类模板

2 个答案: