具有不同模板参数值的模板结构的 C++ 访问 protected 成员

Question

我正在创建一个模板化矩阵乘法函数，其中返回的矩阵与左侧矩阵的大小不同。在该函数中，我需要访问要返回的矩阵的 protected 成员，但出现编译器错误 C2248:无法访问 protected 成员。我相信这是因为模板参数的大小不同。

template<typename T, std::size_t r, std::size_t c>
struct Matrix
{
  template<std::size_t c2>
  Matrix<T, r, c2> operator*(const Matrix<T, c, c2>& rhs);
protected:
  int test;
};

template<typename T, std::size_t r, std::size_t c>
template<std::size_t c2>
Matrix<T, r, c2> Matrix<T, r, c>::operator*(const Matrix<T, c, c2>& rhs)
{
  Matrix<T, r, c2> retMat;
  retMat.test;
  return retMat;
}

我尝试将 operator*() 乘法函数作为 friend :

...
protected:
  int test;
  template<std::size_t c2>
  friend Matrix<T, r, c> Matrix<T, r, c2>::operator*(const Matrix<T, c2, c>& rhs);
};

但我得到:

error C2245: non-existent member function Matrix<T,r,c>::operator * specified as friend (member function signature does not match any overload)

如何使用不同大小的模板参数参数访问 Matrix 中的 protected 变量？

Answer 1

cannot access protected member. I believe this occurs because the template arguments are different sizes.

正是:Matrix<int, 2, 3>与(例如)Matrix<int, 3, 4> 的类型不同;所以在 Matrix<int, 2, 3> 的方法中您无法访问 test Matrix<int, 3, 4>的成员.

I tried friending the operator*() multiplication function

这是正确的方法，但您忘记了一个重要元素:a friend函数不是类的方法；这是一个正常的功能。

如果你实现 operator*()作为一个类的方法(由于多种原因是错误的方法)，它只需要一个显式参数(* 右侧的操作数)，因为另一个元素(* 左侧的操作数)隐含地， *this元素。

但是当你执行 operator*()作为一个函数(friend 是否属于类)，没有隐含的 *this元素;所以该函数需要两个参数。

所以你错了

template<std::size_t c2>
friend Matrix<T, r, c> Matrix<T, r, c2>::operator*(const Matrix<T, c2, c>& rhs);

因为只接收一个参数而不是 Matrix<T, r, c2>:: .

解决这个问题的正确方法(恕我直言)是一个函数(不是方法)如下

template <typename T, std::size_t D1, std::size_t D2, std::size_t D3>
Matrix<T, D1, D3> operator* (Matrix<T, D1, D2> const & m1,
                             Matrix<T, D2, D3> const & m2)
 {
   Matrix<T, D1, D3> retMat;
   retMat.test = m1.test + m2.test;
   return retMat;
 }

那必须是 Matrix<T, D1, D2> 的 friend , Matrix<T, D2, D3>和 Matrix<T, D1, D3> .

你可能会想在类中定义它

template <typename T, std::size_t R, std::size_t C>
struct Matrix
 {
   protected:
      T test;

      template <typename U, std::size_t D1, std::size_t D2, std::size_t D3>
      friend Matrix<U, D1, D3> operator* (Matrix<U, D1, D2> const & m1,
                                          Matrix<U, D2, D3> const & m2)
       {
         Matrix<T, D1, D3> retMat;
         retMat.test = m1.test + m2.test;
         return retMat;
       }
 };

但这是错误的，因为会导致在不同类中对同一函数进行多次定义。

所以我建议声明(但不定义)operator*() friend在类里面

template <typename T, std::size_t R, std::size_t C>
struct Matrix
 {
   protected:
      T test;

      template <typename U, std::size_t D1, std::size_t D2, std::size_t D3>
      friend Matrix<U, D1, D3> operator* (Matrix<U, D1, D2> const & m1,
                                          Matrix<U, D2, D3> const & m2);
 };

并在外部定义它。

下面是一个完整的工作示例

#include <type_traits>

template <typename T, std::size_t R, std::size_t C>
struct Matrix
 {
   protected:
      T test;

      template <typename U, std::size_t D1, std::size_t D2, std::size_t D3>
      friend Matrix<U, D1, D3> operator* (Matrix<U, D1, D2> const & m1,
                                          Matrix<U, D2, D3> const & m2);
 };


template <typename T, std::size_t D1, std::size_t D2, std::size_t D3>
Matrix<T, D1, D3> operator* (Matrix<T, D1, D2> const & m1,
                             Matrix<T, D2, D3> const & m2)
 {
   Matrix<T, D1, D3> retMat;
   retMat.test = m1.test + m2.test;
   return retMat;
 }

int main ()
 {
   Matrix<long, 2U, 3U> a;
   Matrix<long, 3U, 4U> b;

   auto  c { a * b };

   static_assert( std::is_same<decltype(c), Matrix<long, 2U, 4U>>{}, "!" );
 }