如何使用静态成员函数创建一个矩阵，然后可以使用运算符重载打印该矩阵？

Question

使用构造函数和运算符重载的工作原理如下，我的目标是创建一个 2x4 的零矩阵：

Matrix::Matrix(const int noOfRowss, const int noOfCols){

this->noOfRows=noOfRowss;
this->noOfColums=noOfCols;

data= new double[noOfRows*noOfColumns];

    for(int i=0; i< noOfRows; i++){
        for(int j=0; j<noOfColumns; j++){
           int index = i*noOfColumns + j;
           data[index]=0;
        }
    }
}

std::ostream& operator<<(std::ostream& output, const Matrix& rhs){
    for(int i=0; i< rhs.noOfRows; i++){
        for(int j=0; j<rhs.noOfColumns; j++){
            int index = i*rhs.noOfColumns + j;
            output<<rhs.data[index]<< "\t";
        }
        output<<std::endl;
    }
    return output;
}

然而，当我尝试使用静态成员函数时，我遇到了以下代码的分段错误（请参阅下面的测试文件中的实现）：

Matrix Matrix::Zeros(const int noOfRows, const int noOfCols){
    Matrix out;
    for(int i=0; i< noOfRows; i++){
        for(int j=0; j<noOfCols; j++){
           int index = i*noOfCols + j;
           out.data[index]=0;
        }
    }
}

我不确定我是否正确地实现了静态成员函数，我的问题是在我的头函数中我需要使用以下变量：

int noOfRows;
int noOfColumns;
double *data;
int GetIndex(const int rowIdx, const int columnIdx) const;

并且在我的测试文件中，我想实现这个静态成员函数如下：

Matrix matrix = Matrix::Zeros(2,4);
cout<<matrix<<endl;

我需要保留 data 变量的原因是它可以在 operator<< 重载函数中使用，因为它以前用于构造函数。然而，在我的静态成员函数中尝试了几种不同的变体后，我并没有像以前那样轻松地将我的矩阵存储在数据变量中。有人有什么建议吗？

Answer 1

所以，我看到您的静态函数显然首先执行此操作。

Matrix output;

但是，您显示的构造函数代码有两个参数，即行数和列数。

据此，我必须得出结论，您还必须有一个默认构造函数，它可能构造一个空矩阵，其中包含一个空 data 向量。

for(int i=0; i< noOfRows; i++){
    for(int j=0; j<noOfCols; j++){
       int index = i*noOfCols + j;
       output.data[index]=0;
    }
}

然后，尝试在此处初始化 default-constructed 矩阵的内容，但没有有效初始化的 data 成员。

这不会有好结果...

P.S.，你可能也想读这个：RAII。我怀疑您的 class 在这方面也会有相关问题。与使用 double *data 成员不同，使用 std::vector<double> 会更好，并且很可能避免这方面的一系列陷阱。

Answer 2

您需要指定 out 对象的大小，就像那样（否则，您将 out.data 超出范围）：

Matrix Matrix::Zeros(const int noOfRows, const int noOfCols){
    Matrix out(noOfRows*noOfCols); // changed here
    for(int i=0; i< noOfRows; i++){
        for(int j=0; j<noOfCols; j++){
           int index = i*noOfCols + j;
           out.data[index]=0;
        }
    }
}

如果这样做，至少遵循 rule of three 会更安全，因为使用 Matrix::Zeros 很可能会在您的代码中通过复制构造或通过复制赋值（导致如果定义不正确，则会出现更多段错误，使用默认实现的编译器会导致 double* 指针被弄乱）。正如 Sam Varshavchik 所指出的，使用 std::vector<double> 而不是 double* 将使这些默认实现在您的情况下运行良好。

但是，对于您要解决的具体问题，我建议您只需修改构造函数，使其能够确定默认矩阵内容，这可能会更容易：

Matrix::Matrix(const int noOfRowss, const int noOfCols, double defaultValue)
{
    this->noOfRows=noOfRowss;
    this->noOfColums=noOfCols;

    data= new double[noOfRows*noOfColumns];

    for(int i=0; i< noOfRows; i++){
        for(int j=0; j<noOfColumns; j++){
           int index = i*noOfColumns + j;
           data[index]=defaultValue;
        }
    }
}

在头文件中，可以有：

class Matrix
{
public:
     Matrix(const int noOfRowss, const int noOfCols, double defaultValue = 0);
     ...
};

然后：

std::cout << Matrix(4,2) << std::endl; // displays a 4x2 matrix filled with zeros
std::cout << Matrix(4,2,1) << std::endl; // displays a 4x2 matrix filled with ones

如何使用静态成员函数创建一个矩阵，然后可以使用运算符重载打印该矩阵？

How to use a static member function to create a matrix which can then be printed using operator overloading?

c++

matrix

segmentation-fault

operator-overloading

static-members