псевдоним C++ для элемента массива
у меня есть (столбец) векторный класс, который содержит массив значений, к которым можно получить доступ, например:
Vec<int, 4> v();
v[0] = -2; // <- set first value to -2
v[1] = 1; // <- set second value to 1
....
но вот мой вопрос: Как создать псевдоним для v[0], v[1], v[2], v[3]?. Я хотел бы определить первые 4 значения а v.x, v.y, v.z, v.w:
Vec<int, 4> v();
v.x = -2; // <- set first value to -2
v.y = 1; // <- set second value to 1
v.z = 4; // <- set third value to 4
v.w = 2; // <- set fourth value to 2
я должен быть в состоянии назначение и читать значения, и я не хочу, чтобы они выглядели как функция, поэтому доступ к первому значению, например:
Vec<int, 4> v();
v.x() = -2; // <- set first value to -2
ничего хорошего. На кроме того, векторный класс шаблонен, и x должен быть определен только для dimensions >= 1 и y только для dimenions >= 2 ... и так далее... Как мне этого достичь?
Edit: класс Vector не имеет ничего общего с std:: vector, это математический вектор, напоминающий массив, в том, что он имеет фиксированный размер и используется только для математических операций. (переименование вектора в Vec).
что я пробовал:
Матрица класс:
template <typename T, size_t ROWS, size_t COLS>
class Matrix {
public:
T& operator[] (size_t idx) {return m_matrix[idx];}
T operator[] (size_t idx) const {return m_matrix[idx];}
private:
m_matrix[ROWS * COLS]
};
векторная класс:
template <typename T, size_t N>
class Vec: public Matrix<T, 1, N>{
public:
T& x() {return (*this)[0];}
T x() const {return (*this)[0];}
T& y() {return (*this)[1];}
T y() const {return (*this)[1];}
T& z() {return (*this)[2];}
T z() const {return (*this)[2];}
T& w() {return (*this)[3];}
T w() const {return (*this)[3];}
};
это работает, и я легко могу использовать enable_if для удаления функций, если он не определен для этого измерения, это, однако, не синтаксически приятно. Ive попытался использовать ссылки:
template <typename T, size_t N>
class Vec: public Matrix<T, N, 1>{
public:
T& x = (*this)[0];
T& y = (*this)[1];
T& z = (*this)[2];
T& w = (*this)[3];
};
но это не работает, это не дает мне ошибки, но он также не устанавливает значения правильно, когда я обращаюсь к ним после установки они не определены.
Edit nr 2: там может просто существовать еще более простое решение, когда моя последняя попытка со ссылками компилируется с помощью компилятора Visual Studio community 2015 по умолчанию, тогда он работает. Но когда я компилирую его в Code:: Blocks с помощью компилятора GNU GCC, тогда это не так. Что говорится в стандарте? Разрешено ли мое решение использовать ссылки, какой компилятор неверен?
3 ответов
вы могли бы сделать что-то вроде:
// General case uses an array
template<class T, std::size_t N>
class VectorData
{
private:
T m_data[N];
public:
T& operator[](int i) { return m_data[i]; }
const T& operator[](int i) const { return m_data[i]; }
};
// Specializations for various N (4 shown here)
template<class T>
class VectorData<T, 4>
{
public:
T x, y, z, w;
T& operator[](int i) { return (&x)[i]; } // WARNING, see note below
const T& operator[](int i) const { return (&x)[i]; }
};
template<class T, std::size_t N>
struct Vector : public VectorData<T, N>
{
// your other Vector stuff here
};
Примечание: как правильно указал один из комментаторов ниже, это предполагает, что элементы массива выложены в памяти точно так же, как список переменных (iow,T[4] и struct { T x,y,z,w; } совместимы с макетом) для &x[i] часть работы. Стандарт не гарантирует этого, и поэтому этот код будет давать неопределенное поведение. На практике это нормально, и делать это таким образом намного эффективнее. Если вам нужно портативная, стандартная совместимая реализация, вы можете выбрать использование switch внутри VectorData::operator[], как подсказал другой ответ. Разница в генерируемом коде можно увидеть здесь.
Если вам действительно нужен вектор для получения из Матрицы, что-то вроде этого все еще возможно. Общая идея заключается в том, что вы отделяете хранилище и функциональность. Вы можете создать некоторый общий класс Матрицы со всеми функциями, который имеет дополнительный параметр шаблона для его хранения. Ля Vector может просто предоставить свой собственный тип хранения.
что-то типа:
// Generic matrix storage
template<class T, std::size_t N>
class MatrixData
{
private:
T m_data[N];
public:
T& operator[](int i) { return m_data[i]; }
const T& operator[](int i) const { return m_data[i]; }
};
// Generic matrix class
template<class T, std::size_t ROWS, std::size_t COLS, class Storage = MatrixData<T, ROWS*COLS>>
class Matrix : public Storage
{
// Matrix functionality here
};
// Specialized storage for Vectors, generic version
template<class T, std::size_t N>
class VectorData : public MatrixData<T, N> { };
// Specialized storage for Vector<T, 4>
template<class T>
class VectorData<T, 4>
{
public:
T x, y, z, w;
T& operator[](int i) { return (&x)[i]; }
const T& operator[](int i) const { return (&x)[i]; }
};
template<class T, std::size_t N>
struct Vector : public Matrix<T, N, 1, VectorData<T, N>>
{
// your other stuff here
};
это:
template <typename T, int D> struct Vec;
// You have to manually specialize for all needed sizes
template <typename T> struct Vec<T, 4>
{
T x, y, z, w;
T &operator[](int index)
{
switch (index)
{
default: // throw or something?
case 0: return x;
case 1: return y;
case 2: return z;
case 3: return w;
}
}
const T &operator[](int index) const
{
switch (index)
{
default: // throw or something?
case 0: return x;
case 1: return y;
case 2: return z;
case 3: return w;
}
}
};
на switching по индексу не является оптимальным, но, по крайней мере, он хорошо определен.
для матриц я предпочитаю использовать Vec<Vec<T, Height>, Width>, которая составляет mat[x][y] нотация работы. (Swap x и y если вы хотите.)
если вы принимаете решение C++14, я предлагаю создать индексированную оболочку шаблона для x, y, z и w относительно T переменные
template <typename T, std::size_t>
struct wrapper
{ wrapper (T const &) {} };
template <typename T>
struct wrapper<T, 0U>
{ T & x; };
template <typename T>
struct wrapper<T, 1U>
{ T & y; };
template <typename T>
struct wrapper<T, 2U>
{ T & z; };
template <typename T>
struct wrapper<T, 3U>
{ T & w; };
рядом с std::array оболочку, которая должна быть унаследована до индексированные фантики
template <typename T, std::size_t N>
struct arrayWrp
{ std::array<T, N> arr {}; };
теперь вы можете определить помощника struct VecH следующим образом
template <typename T, std::size_t ... Is>
struct VecH<T, std::index_sequence<Is...>>
: public arrayWrp<T, sizeof...(Is)>, public wrapper<T, Is>...
{
using arrayWrp<T, sizeof...(Is)>::arr;
VecH () : arrayWrp<T, sizeof...(Is)>{}, wrapper<T, Is>{ arr[Is] }...
{ }
T & operator[] (std::size_t i)
{ return arr[i]; }
T const & operator[] (std::size_t i) const
{ return arr[i]; }
};
, которые наследуют от arrayWrp и все wrapper<T, Is> и ссылки x, y, z и w to arr[0], arr[1], arr[2] и arr[3] rispectively
так Vec стать
template <typename T, std::size_t N>
struct Vec : public VecH<T, std::make_index_sequence<N>>
{ };
ниже приведен полный рабочий пример
#include <array>
#include <iostream>
#include <type_traits>
template <typename T, std::size_t>
struct wrapper
{ wrapper (T const &) {} };
template <typename T>
struct wrapper<T, 0U>
{ T & x; };
template <typename T>
struct wrapper<T, 1U>
{ T & y; };
template <typename T>
struct wrapper<T, 2U>
{ T & z; };
template <typename T>
struct wrapper<T, 3U>
{ T & w; };
template <typename T, std::size_t N>
struct arrayWrp
{ std::array<T, N> arr {}; };
template <typename, typename>
struct VecH;
template <typename T, std::size_t ... Is>
struct VecH<T, std::index_sequence<Is...>>
: public arrayWrp<T, sizeof...(Is)>, public wrapper<T, Is>...
{
using arrayWrp<T, sizeof...(Is)>::arr;
VecH () : arrayWrp<T, sizeof...(Is)>{}, wrapper<T, Is>{ arr[Is] }...
{ }
T & operator[] (std::size_t i)
{ return arr[i]; }
T const & operator[] (std::size_t i) const
{ return arr[i]; }
};
template <typename T, std::size_t N>
struct Vec : public VecH<T, std::make_index_sequence<N>>
{ };
int main ()
{
Vec<int, 4U> v4;
v4.x = 1;
v4.y = 2;
v4.z = 3;
v4.w = 4;
std::cout << "v4: ";
for ( auto ui = 0U ; ui < 4U ; ++ui )
std::cout << ' ' << v4[ui];
std::cout << std::endl;
Vec<int, 5U> v5; // also over 4
Vec<int, 3U> v3;
v3.x = 10;
v3.y = 20;
v3.z = 30;
// v3.w = 40; // compilation error
}
Если вам не нравится использование VecH помощник struct, вы можете использовать частичную специализацию и параметр шаблона по умолчанию std::make_index_sequence<N> следующим образом
template <typename, std::size_t N, typename = std::make_index_sequence<N>>
struct Vec;
template <typename T, std::size_t N, std::size_t ... Is>
struct Vec<T, N, std::index_sequence<Is...>>
: public arrayWrp<T, N>, public wrapper<T, Is>...
{
using arrayWrp<T, sizeof...(Is)>::arr;
Vec () : arrayWrp<T, sizeof...(Is)>{}, wrapper<T, Is>{ arr[Is] }...
{ }
T & operator[] (std::size_t i)
{ return arr[i]; }
T const & operator[] (std::size_t i) const
{ return arr[i]; }
};
но я не знаю, хорошая ли это идея: кто-то может попытаться использовать Vec следующим образом
Vec<int, 3U, std::index_sequence<0, 2, 5>> v;