Vector class 的专用构造函数

Question

我正在尝试编写一个数学向量 class。第一个版本是这样的：

  template <typename T, unsigned int n>
    struct Vector {
    Vector<T, n>(T t = T()) // default
    {
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            data[i] = t;
        }
    }

    Vector<T, n>(const Vector<T, n> &aVector)
    {
        for (unsigned int i = 0; i < n; i++)
        {
            data[i] = aVector.data[i];
        }
    }

    Vector<T, n>(const T arr[n])
    {
        for (unsigned int i = 0; i < n; i++)
        {
            data[i] = arr[i];
        }
    }

    T& operator[](unsigned int i);
    const T& operator[](unsigned int i) const;
    Vector<T, n>& operator=(const Vector<T, n> &aVector);

    void normalise();   

    T data[n]; 
    };

我还有在 class 之外声明的运算符（+、* 等），以及其他几个 classes.

事情是这样的。对于长度为 2、3、4 的向量，我想要一个以 x,y（对于 Vec2）、x,y,z 或 x,y,z,w 作为参数的构造函数（或函数）。

但是，您似乎无法为此目的制作专门的构造函数。在这种情况下我应该如何进行？我是否必须完全专门化三种情况？这是否意味着我必须重写代码块？

我也有一个类似的 Matrix class (Matrix)，我很确定我需要一些构造函数来进行旋转、平移、缩放等。我假设我需要克服了类似的问题。

如果你看到

我还在 class 之外声明了运算符（+、* 等），以及一些其他函数（点、十字等）。

事情是这样的。对于长度为 2、3、4 的向量，我想要一个以 x,y（对于 Vec2）、x,y,z 或 x,y,z,w 作为参数的构造函数（或函数）。

但是，您似乎无法为此目的制作专门的构造函数。在这种情况下我应该如何进行？我是否必须完全专门化三种情况？这是否意味着我必须重写代码块？

我也有一个类似的 Matrix class (Matrix)，我很确定我需要一些构造函数来进行旋转、平移、缩放等。我假设我需要克服了类似的问题。

如果您在代码中看到任何您认为不对的地方，请随时指出。

编辑：如果我不够清楚，数组应该是一维的，并且它的所有组件都是同一类型。专业化适用于具有 2、3 和 4 个元素的数组。

Answer 1

就个人而言，我会为每个向量声明不同的 classes。 Vec2<T1, T2>、Vec3<T1, T2, T3> 和 Vec4<T1, T2, T3, T4>。使每个 Vec* class 公开继承一个未模板化的基础 class Vector，然后在 Vector 中创建一个带有重载的静态函数 create对于将负责创建它们的每个 Vec* 类型。 Vec3 的伪示例：

template<T1, T2, T3> static std::shared_ptr<Vector> create(T1 a1, T2 a2, T3 a3)
{
    return new Vec3<T1, T2, T3>(a1, a2, a3);
}
auto vec = Vector::create<int, int, int>(1, 2, 3);

Answer 2

可变模板和 SFINAE 可以解决这个问题。但我认为更简单的方法是从（专门的）helper

继承

template <typename T, unsigned int n>
struct VectorHelper<T, n>
{
    T data[n];
};

template <typename T>
struct VectorHelper<T, 2>
{
    VectorHelper(T x, T y) : {data[0] = x; data[1] = y;}
    T data[2];
};

template <typename T>
struct VectorHelper<T, 3>
{
    VectorHelper(T x, T y, T z) : {data[0] = x; data[1] = y; data[2] = z}
    T data[3];
};


template <typename T, unsigned int n>
struct Vector : private VectorHelper<T, n>
{
    using VectorHelper<T, n>::VectorHelper; // use base constructor(s)
    // your previous implementation without `data` (as member of base)
};

Answer 3

您可以使用可变参数模板：

#include <chrono>
#include <future>
#include <iostream>
#include <stdexcept>


template<typename T, unsigned int n>
struct Vector
{
    // Note: We need x and y:
    // The default (in the question) is a constructor taking a single argument.
    template <typename ... Args>
    Vector(T x, T y, Args ... args)
    {
        static_assert(sizeof ... (Args) == n - 2, "Invalid number of arguments");
        auto initializer_list = { x, y, std::forward<Args>(args)... };
        std::copy(initializer_list.begin(), initializer_list.end(), data);

    }

    T data[n];
};


template<typename T, unsigned int n>
void print(const Vector<T, n>& v) {
    for(unsigned i = 0; i < n; ++i)
        std::cout << v.data[i] << ' ';
    std::cout << '\n';
}


int main()
{
    Vector<int, 2> v2(1, 2);
    Vector<int, 3> v3(1, 2, 3);
    Vector<int, 4> v4(1, 2, 3, 4);
    print(v2);
    print(v3);
    print(v4);

    // Invalid number of arguments
    // Vector<int, 3> e2(1, 2);

    // Invalid number of arguments
    // Vector<int, 3> e4(1, 2, 3, 4);
    return 0;
}

Vector class 的专用构造函数

Specialised constructor for Vector class

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