Вложенные шаблоны и конструктор

Question

Редактировать : обратите внимание, что моя последняя цель - не работать с классом, а просто узнать больше о шаблонах: -)

Предположим, у вас есть шаблонный класс, который реализует вектор:

template <typename T>
class Vector
{
    public:
        Vector(size_t dim) {
            dimension = dim;
            elements = new T[dim];
        }
        /* Here more stuff, like operator[] etc... */
    private:
        size_t dimension;
        T * elements;
}

И предположим, что вы хотите построить матрицу из нее.Матрица - это просто вектор векторов, поэтому ее можно сконструировать следующим образом:

template <typename T>
class Matrix : public Vector<Vector<T> >
{
    /*...*/
}

И тут возникает проблема: в конструкторе мне нужно предоставить строки и столбцы в качестве параметра для внутренних векторов.Это должно быть что-то вроде

template <typename T>
Matrix<T>::Matrix (size_t ncols, size_t nrows)
         : Vector<Vector<T> > /* Here I need to specify size for both
                               * internal and external vectors */
{
}

Очевидно, я не могу написать Vector<Vector<T>(nrows)>(ncols), но это то, что мне нужно!

Возможное решение будет включать в себя размер внутри шаблона:

template <typename T, size_t N>
class Vector
{
    public:
        Vector() {
            elements = new T[N];
        }
        /* Here more stuff, like operator[] etc... */
    private:
        T * elements;
}

Следовательно, мне больше не нужны параметры конструктора, но это также вынуждает меня писать неуклюжий код с шаблонами везде (например, каждая функция, использующая Vector, должна быть объявлена ​​как

template <typename T, size_t N>
void foo (Vector<T,N> &vec) {...}

Есть ли у вас лучшие решения?

РЕДАКТИРОВАТЬ:

В качестве решения я черпал вдохновение из сообщений мистера Фуза и Чубсдада. Вот как я решил проблему:

/* The RowAccess class is just an array wrapper which raises an exception
 * if you go out of bounds */
template <typename T>
class RowAccess
{
    public:

        RowAccess (T * values, unsigned cols) : values(vals), cols(c) {}

        T & operator[] (unsigned i) throw (MatrixError) {
            if (i < cols) return values[i];
            else throw MatrixError("Column out of bound");
        }

    private:
        T * values;
        unsigned cols;
};

template <typename T>
class Matrix
{
    public:
        Matrix (unsigned rows, unsigned cols) {...}
        virtual ~Matrix () {...}

        RowAccess<T> operator[] (unsigned row) {
            if (row < rows) return RowAccess<T>(values + cols * row, cols);
            else throw MatrixError("Row out of boundary");
        }

    private:
        unsigned rows;
        unsigned cols;
        T * values;
};

Большое спасибо всем!

Answer 1

В терминах ОО я бы проголосовал за «имеет» отношения между Матрицей и Вектором. Матрица имеет векторы, а матрица «является» вектором, что означает, что матрица не должна быть производной от вектора.

РЕДАКТИРОВАТЬ 1: небольшая коррекция. «... что означает, что Матрица не должна извлекать« публично »из Vector». Частное наследство может быть все еще в порядке.

Answer 2

Использовать новое место размещения, как это (похоронено за вызовом uninitialized_fill)

template <typename T>
class Vector
{
    public:
        Vector(size_t dim, T const& c = T()) {
            dimension = dim;
            elements =
              static_cast<T*>(operator new(sizeof(T) * dim));
            std::uninitialized_fill(elements, elements + dim, c);
        }
        /* Here more stuff, like operator[] etc... */
    private:
        size_t dimension;
        T * elements;
};

Затем вы можете вызвать конструктор с помощью Matrix::Vector(ncols, Vector<T>(nrows)) (вам не нужно повторять аргумент для внешнего вектора, потому что Vector относится к Vector< Vector<T> > автоматически, так как вы наследуете от внешнего вектора. Вам нужно сделать Обязательно вызовите деструкторы вручную, прежде чем делать operator delete(elements) в деструкторе.

Возможно, вы также захотите встроить вектор в качестве члена, что я, вероятно, предпочел бы, потому что я думаю, что не обязательно все операции внешнего вектора имеют смысл для матрицы. Тогда инициализация выглядит как m(ncols, Vector<T>(nrows)).

---

Следует отметить, что std::vector также может использоваться для этого

template <typename T>
class Vector
{
    public:
        Vector(size_t dim, T const& c = T()):elements(dim, c)
        { }
    private:
        std::vector<T> elements;
};

Это простой и безопасный способ сделать это, и вы получаете автоматическое управление памятью.

Answer 3

Это не то, что вы просили, но есть большая вероятность, что матрица будет лучше реализована как один линейный вектор, где вы предоставите высокоуровневые методы доступа, которые выполняют индексацию (например, elmLoc = row * ncols + col),Таким образом, вам не нужно создавать и инициализировать вектор векторов.Вам также не нужно беспокоиться о случайном наличии некоторых внутренних векторов различного размера.Во всех реализациях с плотной матрицей, которые я когда-либо использовал, в качестве базовой реализации используется один линейный вектор.

Answer 4

Это зависит от того, что вы ожидаете от своего класса Vector (и Matrix).

Либо вы хотите, чтобы размер определялся во время выполнения, и в этом случае я бы предложил добавить функцию resize(), которая позволила бы вам изменять размер вектора в конструкторе так, как вам нравится.

template <typename T>
class Vector
{
    public:
        Vector(size_t dim) {
            dimension = dim;
            elements = new T[dim];
        }
        Vector() : dimension(0), elements(0) {} // you need default constructor
        void resize(size_t dim) { // note: this could be implemented a lot better
          T* new_elements=new T[dim];
          for(int i=0; i<dim && i<dimension; i++)
            new_elements[i]=elements[i];
          delete [] elements;
          elements=new_elements; dimension=dim;
        }
        /* Here more stuff, like operator[] etc... */
    private:
        size_t dimension;
        T * elements;
}

Затем вы измените размер вашего Vectors в конструкторе Matrix в цикле.

Если вы хотите, чтобы размер вашего вектора или матрицы определялся во время компиляции, вероятно, лучше всего было бы использовать аргумент не типового шаблона, как вы предложили.