Использование шаблонов для 2D / 3D точки

Question

Стоит ли писать классы, представляющие 1D, 2D, 3D точки, используя шаблоны

template <class T>
class Point2D
{

protected:

    T X, Y;

public:

    Point2D(const T x, const T y) : hot smileyx), Y(y)) {}
    ...
};


template <class T>
class Point3D : public Point2D<T>
{
    protected:
    T Z;

public:

    Point3D(const T x, const T y, const T z) : Point2D<T>(x,y), Z(z) {}
...
};

... или используя этот подход:

class Point2D
{

protected:

    double X, Y;

public:

    Point2D(const double x, const double y) : X(x), Y(y)) {}
    ...
};



class Point3D : public Point2D
{
    protected:
    double Z;

public:

   Point3D(const double x, const double y, const double z) : Point2D(x,y), Z(z) {}
...
};

Мы понимаем координаты как непрерывные переменные, поэтому имеет смысл выражать их, используя двойные значения. Аналогичная ситуация возникает при работе с матрицами. Однако в этом случае широко используются шаблоны ...

Этот класс предназначен не только для одноразового использования, но он будет частью библиотеки ... И моя вторая часть вопроса. Как должны быть реализованы некоторые функции «измерения»?

template <class T>
T getDist(const Point2D <T> * p1, const Point2D<T> *p2)
{
....
}

или

double  getDist(const Point2D <T> * p1, const Point2D<T> *p2)
{
....
}

Разумно ли писать такую ​​функцию вообще или для какого-то определенного типа?

Answer 1

Зачем повторяться?Большая часть содержимого этих классов и функций будет одинаковой.

Что-то вроде этого работает намного лучше:

template <std::size_T N, typename T>
class Point
{
public:
    Point()
    {
        std::fill_n(mData, N, T());   
    }

    explicit Point(const T& pX) :
    mData[0](pX)
    {
        // or some variant (enable_if also works)
        static_assert(N == 1, "X constructor only usable in 1D");
    }


    explicit Point(const T& pX, const T& pY) :
    mData[0](pX),
    mData[1](pY),
    {
        static_assert(N == 2, "XY constructor only usable in 2D");
    }

    // incomplete, left as exercise for reader. :P

private:
    T mData[N];
};

И вы просто используете циклы для функций:

template <std::size_T N, typename T>
T getDist(const Point<N, T>& pFirst, const Point<N, T>& pSecond)
{
    // generic, compiler will unroll loops
}

Answer 2

Исходя из своего опыта, я бы не стал, как чума, создавать иерархию классов, где 3D-точка IS-A 2D-точка.Это делает слишком легким непреднамеренное и бесшумное обращение 3D-точек к 2D-точкам.Лучше хранить координаты разных размерностей разных типов (согласно ответу GMan) и требовать явного приведения между типами.

Моя любимая в настоящее время реализация такого рода вещей обеспечивается Eigen .Даже если его лицензия (LGPL) ограничивает его использование для вас, я бы посоветовал взглянуть на его элегантно заданные векторные и матричные типы и извлечь из них уроки.

Answer 3

Я столкнулся с этой ситуацией, и у меня была причина разрешить разные типы значений X и Y, где X иногда был целым, но Y всегда имел более высокую точность (с плавающей запятой или двойной в зависимости от использования).Возможно, стоит подумать об этом заранее.

Answer 4

Мне кажется, что все в порядке, если все функции реализованы правильно и эффективно Для измерения расстояния:

template <class T>
T getDist(const Point3D <T>& p1, const Point3D<T>& p2);

подпись должна быть использована. Расстояния также могут быть в 3D.

Answer 5

Некоторое внимание следует также уделить тому, как будет использоваться класс. Вы упомянули матрицы. Если вы планируете решать системы с использованием этого класса или чего-либо еще, включая матричные инверсии (или другие подобные матричные операции), представляющие матрицу в виде набора целых чисел, было бы странно.

Если вы планируете использовать его как просто таблицу сортов (или собираетесь только добавлять / вычитать и умножать матрицы), то вы можете создать шаблон класса, потому что матрица, полная целых чисел, не даст странных (и неправильных) результаты для этих операций.