C++. Сборник рецептов

 friend self operator*(const self& x, value type y) { return self(x) *= y; }
 friend self operator/(const self& x, value_type y) { return self(x) /= y; }
 friend self operator%(const self& x, value_type y) { return self(x) %= y; }
private:
 mutable valarray<Value_T> m;
 int nrows;
 int ncols;
};
#endif

Пример 11.29 показывает, как можно использовать шаблонный класс matrix.

Пример 11.29. Применение шаблона matrix

#include "matrix.hpp"
#include <iostream>

using namespace std;

int main {
 matrix<int> m(2,2);
 m = 0;
 m[0][0] = 1;
 m[1][1] = 1;
 m *= 2;
 cout << "(" << m[0][0] << "," << m[0][1] << ")" << endl;
 cout << "(" << m[1][0] << "," << m[1][1] << ")" << endl;
}

Программа примера 11.29 выдает следующий результат.

(2,0)
(0,2)

Обсуждение

Проект шаблона матрицы, представленный в примере 11.28, в значительной степени инспирирован шаблоном матрицы Бьерна Страуструпа (Bjarne Stroustrup) из его книги «The C++ Programming Language», 3-е издание (издательство «Addison Wesley»). Реализация Страуструпа отличается тем, что его итератор использует класс slice и указатель на valarray для индексации. Реализованная в примере 11.27 матрица использует вместо них итератор с шагом из рецепта 11.12, что делает итераторы более компактными и при некоторых реализациях более эффективными.

Шаблонный класс matrix позволяет индексировать элемент i– й строки и j– го столбца, используя операцию двойной индексации. Например:

matrix<int> m(100,100);
cout << "the element at row 24 and column 42 is " << m[24][42] << endl;

Шаблонный класс matrix также имеет функции-члены begin и end, т.е. его легко можно использовать в различных алгоритмах STL.

Пример 11.28 содержит строку, которая, возможно, вызывает у вас некоторое удивление. Имеется в виду следующее объявление.

mutable valarray<Value_T> m;

Объявление поля-члена m со спецификатором mutable вынужденно. В противном случае я не мог бы обеспечить итераторы со спецификатором const, потому что нельзя создать итератор для const valarray.

Смотри также

Рецепты 11.15 и 11.16.

11.15. Реализация статической матрицы

Проблема

Требуется эффективно реализовать матрицу, когда ее размерность (т.е. количество строк и столбцов) постоянна и известна на этапе компиляции.

Решение

Когда размерность матрицы известна на этапе компиляции, компилятор может легко оптимизировать реализацию, в которой количество строк и столбцов задается в виде параметров шаблона, как показано в примере 11.30.

Пример 11.30. kmatrix.hpp

#ifndef KMATRIX_HPP
#define KMATRIX_HPP

#include "kvector.hpp"
#include "kstride_iter.hpp"

template<class Value_T, int Rows_N, int Cols_N>
class kmatrix {
public:
 // открытые имена, вводимые typedef
 typedef Value_T value_type;
 typedef kmatrix self;
 typedef Value_T* iterator;
 typedef const Value_T* const_iterator;
 typedef kstride_iter<Value_T*, 1> row_type;
 typedef kstride_iter<Value_T*, Cols_N> col_type;
 typedef kstride_iter<const Value_T*, 1> const_row_type;
 typedef kstride_iter<const Value T*, Cols_N> const_col_type;

 // открытые константы
 static const int nRows = Rows_N;
 static const int nCols = Cols_N;

 // конструкторы
 kmatrix { m = Value_T; }
 kmatrix(const self& x) { m = x.m; }
 explicit kmatrix(Value_T& x) { m = x.m; }

 // открытые функции
 static int rows { return Rows_N; }
 static int cols { return Cols_N; }
 row_type row(int n) { return row_type(begin * (n * Cols_N)); }
 col_type col(int n) { return col_type(begin + n); }
 const_row_type row(int n) const {
 return const_row_type(begin + (n * Cols_N));
 }
 const_col_type col(int n) const {
 return const_col_type(begin + n);
 }
 iterator begin { return m.begin; }
 iterator end { return m.begin + size; }
 const_iterator begin const { return m; }
 const_iterator end const { return m + size; }
 static int size { return Rows_N * Cols_N; }

 // операторы
 row_type operator[](int n) { return row(n); }
 const_row_type operator[](int n) const { return row(n); }

 // операции присваивания
 self& operator=(const self& x) { m = x.m; return *this; }
 self& operator=(value_type x) { m = x; return *this; }
 self& operator+=(const self& x) { m += x.m; return *this; }