c++ - 非类型模板参数的用户定义推导指南

Question

我有一个矩阵类的开始。这是代码-

template<int h, int w = h>
class mat {
public:
    mat() : values(h, std::vector<double>(w)) {
        if (w == h) {
            int x = 0;
            for (int y = 0; y < h; y++) {
                values[y][x] = 1;
                x++;
            }
        }
    }
    mat(std::initializer_list<std::vector<double>> matvals){
        values = matvals;
    }
    mat(int val) : values(h, std::vector<double>(w, val)) {}
    mat(const mat& m) {
        values = m.values;
    }
    mat(mat&& m) {
        values = std::move(m.values);
    }
    int width() {
        return w;
    }
    int height() {
        return h;
    }
    template<int mh, int mw = mh>
    auto operator*(const mat<mh, mw>& m) -> mat<h, mw> const {
        if (w != mh) throw std::logic_error{ "Matrices cannot be multiplied" };
        mat<h, mw> temp;
        std::vector<double> mcol(mh);
        for (int y = 0; y < mw; y++) {
            for (int mx = 0; mx < mw; mx++) {
                for (int my = 0; my < mh; my++) {
                    mcol[my] = m.values[my][mx];
                }
                temp.values[y % h][mx] = dot(values[y % h], mcol);
            }
        }
        return temp;
    }
    mat operator+(const mat& m) const {
        mat temp;
        for (int y = 0; y < h; y++) {
            for (int x = 0; x < w; x++) {
                temp.values[y][x] = values[y][x] + m.values[y][x];
            }
        }
        return temp;
    }
    std::vector<double>& operator[](int y) {
        return values[y];
    }
    mat& operator=(const mat& m) {
        values = m.values;
        return *this;
    }
    mat& operator=(mat&& m) {
        values = std::move(m.values);
        return *this;
    }
private:
    std::vector<std::vector<double>> values;

    template<int mw, int mh>
    friend class mat;
};

到目前为止，这是这个类的使用方式-

mat<2, 4> mat1 = {
    {1, 2, 3, 4},
    {5, 6, 7, 8},
};

mat<4, 3> mat2 = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9},
    {10, 11, 12}
};

auto mat3 = mat1 * mat2;

注意到冗余了吗？如果用户想用 std::initializer_list 创建矩阵构造函数，那么他们必须首先在模板参数中指定宽度和高度。此外，还有一个问题是他们是否使用 std::initializer_list如果维度与模板参数中指定的维度不同，则行为将是未定义的。如何编写非类型模板参数的推导指南？我知道如何使用基本模板来完成它，但是我像您一样尝试做的所有事情通常都会出现许多编译器错误。这是所需的行为-

mat mat1 = {
    {1, 2, 3, 4},
    {5, 6, 7, 8},
};

mat mat2 = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9},
    {10, 11, 12}
};

auto mat3 = mat1 * mat2;

编辑:
任何真正想要制作矩阵类的人都不应该制作宽度和高度模板参数。它只是不必要地使事情复杂化。

Answer 1

如果您提供这样的构造函数:

template<int w, int h>
struct A{
    A(double (&&c)[w][h]); // `double const (&c)[w][h]` is also OK.
};

无需任何其他扣除指南，您可以按如下方式使用:

A a{{
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6}
}};
A b = {{
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6}
}};
A c({
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6}
});

但是我们可能会觉得外面的大括号很糟糕，所以我们必须提供一个特殊的构造函数和推导指南:

namespace Impl{
    template<typename T, typename = void>
    struct helper;
    template<int h1, int... hs>
    struct helper<std::integer_sequence<int, h1, hs...>, std::enable_if_t<((h1 == hs) && ...)>>{
        static constexpr int w = sizeof...(hs) + 1;
        static constexpr int h = h1;
    };
    template<int... hs>
    inline constexpr int helper_w = helper<std::integer_sequence<int, hs...>>::w;
    template<int... hs>
    inline constexpr int helper_h = helper<std::integer_sequence<int, hs...>>::h;
}

template<int w, int h>
struct A{
    template<int... hs, typename = std::enable_if_t<w + 1 == Impl::helper_w<h, hs...>>>
    A(double (&&... head)[hs]);
};

template<int... hs>
A(double (&&... head)[hs]) -> A<Impl::helper_w<hs...>, Impl::helper_h<hs...>>;

然后你可以随意使用它:

A a{
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6}
};
A b = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6}
};