C ++矩阵类-建议

| 我正在尝试在C ++中构建模板化的Matrix类。以下是其实现。到目前为止，我已经实现了两个运算符+，+ =只是为了对它的外观有所了解，我认为最好在继续进行之前先征求反馈。整个实现是公共的，也没有显式的绑定/错误检查，这是因为它并不意味着要成为完整的矩阵库，因此可以避免不必要的代码。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，说我确实要执行错误检查（例如：检查范围，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，请问有什么好的方法实施这个？我需要的是例如示例：`ios_base :: sync_with_stdio（0）;。再次感谢。

已邀请:

9 个回复

遣莫捅炭

要点：使用单个ѭ1而不是std::vector<std::vector<T>>。用y * r + x对其建立索引-使用和运算符重载使其更容易（请参阅下一点）。这样会提高内存使用效率，并稍微加快速度（并且初始化会容易得多：:3ѭ）。将您的数据成员设为私有，以保护矩阵免受意外大小更改。例如，用户代码当前可以调整向量的大小，但保留旧的r和c。重载operator()以访问矩阵（const和non-const）。如果确实必须使用matrix[r][c]语法而不是matrix(r,c)，请考虑重载operator[]并将迭代器返回到正确的行（向量迭代器是随机访问的，因此它们将提供operator[]）。而是将operator+实现为非朋友非成员函数-改进封装！按照其他建议使用初始化列表。让当前采用T*的构造函数采用迭代器代替。这样，您就可以自动获得指针支持以及许多其他很棒的功能，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，因此也可以使用正向迭代器。

痴浪墨

如果您想知道它是如何正确完成的，请参阅Eigen项目的实现： https://bitbucket.org/eigen/eigen/src/49e00a2e570c/Eigen/src/Core/Matrix.h https://bitbucket.org/eigen/eigen/src/49e00a2e570c/Eigen/src/Core/MatrixBase.h Eigen是用于C ++的大量模板快速矩阵库。我敢肯定那里有很多用处。

献导外拘

1。为构造函数使用初始化列表，如Matrix (...) : r(_r), c(_c) 2.operator +可以简单地是{ return this->Add(M) }（假设类型名T和U兼容，并且您已经实现了一些Add（）方法）。 3.如果要从2D数组构造某些东西，请使用以下技术：

template<typename T>
class Matrix {
public: // ...
  void Construct (T *arr)
  {
    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<size_t ROW, size_t COL>
  Matrix(T (&arr)[ROW][COL]) : r(ROW), c(COL)
  {
    Construct(arr);
  }
//...
};

因此，您在调用时不必传递2D数组的大小，这样可以减少出错的可能性。为了提高可读性，可以为类成员使用更好的名称：:19ѭ或t_r。

薄扩络拜

在初始化构造函数参数时使用初始化列表：

 Matrix(int _r,int _c)
    {
        r=_r;c=_c;

.. 应该：

 Matrix(int _r,int _c) : r(_r), c(_c)
    {
        ....

冕偷淮款

您可能想将r，c和mat成员设为私人。您的流运算符不是对称的（operator<<不会写出r和c）。

桑娠贯涤

我不会使用向量载体来实现这一目标。这样，您将为所有查找添加相当多的开销，而无需任何实际需要。只需分配一个ѭ16的一维或二维数组，然后在您的类中使用该数组即可。这也将允许快速复制到其他对象实例，而不必遍历所有字段以及重置整个矩阵。另外，当以后不应该更改成员时，您应该使它们成为const（在您的示例中为r和c）。要初始化它们，只需使用Tony \帖子中的构造函数列表。

呸溉

您在浪费keeping32ѭ和_c的时间，因为向量保持自己的大小。

闯舱酮

我想知道为什么在此类初始化中使用了非常昂贵的push_back函数：

// 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]);
}

由于您已经具有行数和列数，因此请考虑以下事项：

// 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++)
        mat[i].resize(c);
        for(int j=0;j<c;j++)
            mat[i][j]= arr[i*c+j];
}

拟蓬

如果要考虑速度，请不要自己实现矩阵库，而要使用Boost库，我已经在某些项目中使用了它们，并且在32位和64位架构上都表现出色

要回复问题请先登录或注册

C ++矩阵类-建议

9 个回复

发起人

matrix

c++

templates

问题状态

C ++矩阵类-建议

与内容相关的链接

9 个回复

发起人

matrix

c++

templates

问题状态