C++ Matrix 类 - 建议

Question

我正在尝试用 C++ 构建一个模板化的 Matrix 类。下面是它的实现。 到目前为止，我实现了两个运算符 +,+= 只是为了了解它的外观，我认为最好在继续进行之前征求反馈。

整个实现是公开的，也没有明确的绑定(bind)/错误检查，这是因为它不是一个完整的矩阵库，因此避免了不必要的代码。

如果有人可以对此发表评论并提出一些改进或建议，那将非常有帮助。

谢谢。

template<class T>
class Matrix
{
    public:
    int r,c;
    vector< vector< T > >mat;

    Matrix() {}

    // Constructor to set the size of the matrix
    Matrix(int _r,int _c)
    {
        r=_r;c=_c;
        mat.resize(r);
        for(int i=0;i<r;i++)
            mat[i].resize(c);
    }
    // Constructor to build a matrix from a C 2d array
    // Pointer to the first element is passed (&arr[0][0])
    Matrix(T *arr,int _r,int _c)
    {
        r=_r;c=_c;
        mat.resize(r);
        for(int i=0;i<r;i++)
            for(int j=0;j<c;j++)
                mat[i].push_back(arr[i*c+j]);
    }
    template<typename U>
    Matrix<T>& operator +=(const Matrix<U>&M)
    {
        for(int i=0;i<r;i++)
            for(int j=0;j<c;j++)
                mat[i][j]+=static_cast<T>(M.mat[i][j]);
        return *this;
    }
    template<typename U>
    Matrix<T> operator +(const Matrix<U>&M)
    {
        Matrix<T>tmp=*this;
        return tmp+=M;
    }
};

template<typename T>
istream& operator >>(istream &in,Matrix<T>&M)
{
    in>>M.r>>M.c;
    Matrix<T>tmp(M.r,M.c);
    for(int i=0;i<M.r;i++)
        for(int j=0;j<M.c;j++)
            in>>tmp.mat[i][j];
    M=tmp;
    return in;
}
template<typename T>
ostream& operator <<(ostream &out,Matrix<T>M)
{
    for(int i=0;i<M.r;i++)
    {
        for(int j=0;j<M.c;j++)
            cout<<M.mat[i][j]<<" ";
        cout<<endl;
    }
    return out;
}

编辑: 谢谢大家的建议。

我只有一个小问题，说我确实想实现错误检查(例如:检查边界、有效参数等)但是我确实希望为用户提供一个选项来完全禁用错误检查，有没有实现这个的好方法？ 我需要的是类似 example:`ios_base::sync_with_stdio(0); 的东西。 再次感谢。

Answer 1

几点:

• 使用单个 std::vector<T>而不是 std::vector<std::vector<T>> .用 y*r+x 对其进行索引——使用 and 运算符重载使这更容易(见下一点)。这将提高内存效率并稍微加快(并且您的初始化会容易得多:resize(r*c))。
• 将您的数据成员设为私有(private)，以保护您的矩阵免受无意的大小更改。例如，用户代码当前可以调整 vector 的大小但保留旧的 r和 c .
• 重载operator()访问矩阵(const 和非常量)。如果你真的必须使用 matrix[r][c]语法而不是 matrix(r,c) , 考虑重载 operator[]并将迭代器返回到正确的行( vector 迭代器是随机访问的，因此它们将提供 operator[] )。
• 实现 operator+作为非友元非成员函数 - 改进封装!
• 按照其他人的建议使用初始化列表。
• 让当前接受 T* 的构造函数取而代之的是迭代器。通过这种方式，您可以自动获得指针支持以及许多其他很酷的东西，例如调试迭代器的范围检查、兼容值类型的自动类型转换以及对所有其他随机访问迭代器的支持。还可以考虑按行填充矩阵，这样您也可以使用前向迭代器。