Vector类的专业构造函数

Question

我正在尝试编写一个数学向量类。第一个版本是这样的：

  template <typename T, unsigned int n>
    struct Vector {
    Vector<T, n>(T t = T()) // default
    {
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            data[i] = t;
        }
    }
    Vector<T, n>(const Vector<T, n> &aVector)
    {
        for (unsigned int i = 0; i < n; i++)
        {
            data[i] = aVector.data[i];
        }
    }
    Vector<T, n>(const T arr[n])
    {
        for (unsigned int i = 0; i < n; i++)
        {
            data[i] = arr[i];
        }
    }
    T& operator[](unsigned int i);
    const T& operator[](unsigned int i) const;
    Vector<T, n>& operator=(const Vector<T, n> &aVector);
    void normalise();   
    T data[n]; 
    };

我还有在类之外声明的运算符（+、*等），以及其他几个类。

事情是这样的。对于长度为2、3、4的向量，我希望有一个构造函数（或函数），它将x、y（对于Vec2）、x、y、z或x、y，z、w作为参数。

然而，您似乎无法为此目的创建专门的构造函数。在这种情况下我该如何处理？我必须完全专注于三个案例吗？这难道不意味着我必须重写大块的代码吗？

我也有一个类似的矩阵类（Matrix），我很确定我需要一些用于旋转、平移、缩放等的构造函数。我想我需要克服类似的问题。

如果你看到

我也有在类外声明的运算符（+、*等），以及一些其他函数（点、叉等）

事情是这样的。对于长度为2、3、4的向量，我希望有一个构造函数（或函数），它将x、y（对于Vec2）、x、y、z或x、y，z、w作为参数。

然而，您似乎无法为此目的创建专门的构造函数。在这种情况下我该如何处理？我必须完全专注于三个案例吗？这难道不意味着我必须重写大块的代码吗？

我也有一个类似的矩阵类（Matrix），我很确定我需要一些用于旋转、平移、缩放等的构造函数。我想我需要克服类似的问题。

如果您在代码中看到任何错误，请随意指出。

编辑：如果我不够清楚的话，数组应该是一维的，并且它的所有组件都是相同的类型。专门针对具有2、3和4个元素的阵列。

Answer 1

您可以使用可变模板：

#include <chrono>
#include <future>
#include <iostream>
#include <stdexcept>

template<typename T, unsigned int n>
struct Vector
{
    // Note: We need x and y:
    // The default (in the question) is a constructor taking a single argument.
    template <typename ... Args>
    Vector(T x, T y, Args ... args)
    {
        static_assert(sizeof ... (Args) == n - 2, "Invalid number of arguments");
        auto initializer_list = { x, y, std::forward<Args>(args)... };
        std::copy(initializer_list.begin(), initializer_list.end(), data);
    }
    T data[n];
};

template<typename T, unsigned int n>
void print(const Vector<T, n>& v) {
    for(unsigned i = 0; i < n; ++i)
        std::cout << v.data[i] << ' ';
    std::cout << 'n';
}

int main()
{
    Vector<int, 2> v2(1, 2);
    Vector<int, 3> v3(1, 2, 3);
    Vector<int, 4> v4(1, 2, 3, 4);
    print(v2);
    print(v3);
    print(v4);
    // Invalid number of arguments
    // Vector<int, 3> e2(1, 2);
    // Invalid number of arguments
    // Vector<int, 3> e4(1, 2, 3, 4);
    return 0;
}

Answer 2

就我个人而言，我会为每个向量声明不同的类。Vec2<T1, T2>、Vec3<T1, T2, T3>和Vec4<T1, T2, T3, T4>。让每个Vec*类公开继承一个未模板化的基类Vector，然后在Vector中为负责创建它们的每个Vec*类型创建一个静态函数create。Vec3:的伪示例

template<T1, T2, T3> static std::shared_ptr<Vector> create(T1 a1, T2 a2, T3 a3)
{
    return new Vec3<T1, T2, T3>(a1, a2, a3);
}
auto vec = Vector::create<int, int, int>(1, 2, 3);

Answer 3

可变模板和SFINAE可以解决这个问题。但我认为更简单的方法是从（专门的）助手继承

template <typename T, unsigned int n>
struct VectorHelper<T, n>
{
    T data[n];
};
template <typename T>
struct VectorHelper<T, 2>
{
    VectorHelper(T x, T y) : {data[0] = x; data[1] = y;}
    T data[2];
};
template <typename T>
struct VectorHelper<T, 3>
{
    VectorHelper(T x, T y, T z) : {data[0] = x; data[1] = y; data[2] = z}
    T data[3];
};

template <typename T, unsigned int n>
struct Vector : private VectorHelper<T, n>
{
    using VectorHelper<T, n>::VectorHelper; // use base constructor(s)
    // your previous implementation without `data` (as member of base)
};