Question

假设我们有Matrix4类（矩阵四乘四）。

该类的用户经常希望用单位矩阵初始化Matrix4类型的变量。

我知道有两种选择：

为该类提供更改* this值的成员函数SetAsIdentity。所以用户会做这样的事情：
```
Mat4 m;
m.SetAsIdentity();
```

提供返回静态const单位矩阵的静态成员（或非成员）函数，如下所示（请参阅更新）：

static Mat4 Mat4::Identity()
{
    static const Mat4 m{ 1, 0, 0, 0,   0, 1, 0, 0, 
                         0, 0, 1, 0,   0, 0, 0, 1 };
    return m;
}

然后像这样使用它：

Mat4 m = Mat4::Identity();

在我看来，我想使用2个以上只是因为它可以在一行代码中使用。有没有更好的方法来初始化矩阵，但仍然使用默认默认构造函数（最初的原因是让类保持POD）？可以用constexpr实现2号吗？速差，如果有的话？

更新

要求：

默认ctor是默认
必须能够定义非默认的ctor（2实际上并不符合这个。它在msvc上编译但在gcc或clang上不编译。）

一条评论（由juanchopanza提出）建议使用虚拟类型：

class Mat4
{
public:
    struct SIdentity {};

    float f[16];

    Mat4() = default;

    Mat4(SIdentity) : f{ 1, 0, 0, 0 , 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1}
    {}
};

并初始化它：

Mat4 m(Mat4::SIdentity{});

似乎（？）更优雅（虽然它需要笨拙的实例化，变量会被优化掉吗？）

UPDATE2：

一条评论（由geza提出）建议将SIdentity ctor作为constexpr ctor。这增加了能够进行（静态）常量初始化和编译时初始化/构建的好处

Answer 1

您的问题的答案是没有理由使用到目前为止提供的任何技术。

不要使用构造后调用的变异函数。这是丑陋的，因为它是两行而不是一行，更糟糕的是你失去了制作值const或constexpr的机会。
不要将静态local用于可以构成constexpr的构造函数。编辑：虽然在这种情况下没有真正的性能影响（正如我之前错误地写过的），具有静态本地的函数不能是constexpr。因此，对于constexpr可构造类型来说，这仍然是一个糟糕的选择。另一种方法是使用constexpr static global。
没有任何理由可以采用hacky这样的东西来为构造函数提供标记类型。

我根本不理解与POD的冲突。将类构造为特殊值的最简单方法是简单地使静态函数按值返回（不使用静态局部）。以下似乎满足您的所有要求。

#include <array>
#include <type_traits>

struct MatrixFour {

    MatrixFour() = default;
    constexpr MatrixFour(const std::array<double, 16> x) : m_data(x) {}

    static constexpr MatrixFour makeIdentity() {
        return MatrixFour({1,0,0,0,
                           0,1,0,0,
                           0,0,1,0,
                           0,0,0,1});
    }

private:
    std::array<double, 16> m_data;
};

int main() {
    static_assert(std::is_pod<MatrixFour>::value, "");
    constexpr auto x = MatrixFour::makeIdentity();
    return 0;
}

Answer 2

如果您不关心默认情况下将Matrix初始化为单位矩阵，您可以简单地编写类似这样的内容（简化数据结构）。在这里，每个MatrixPOD首先都是一个单位矩阵，直到您将值更改为其他值或添加覆盖x的初始值的其他构造函数：

struct MatrixPOD {
public:
    int x[4] = { 0,0,0,1 };
    MatrixPOD() { };
};

MatrixPOD gi;  // identity matrix, even at file scope

如果您可以使用普通数据结构，您还可以提供用于初始化的宏，例如：

struct MatrixPOD2 {
public:
    int x[4];
#define IDENTITY { 0,0,0,1 }
};

MatrixPOD2 gi2 = IDENTITY;

但是，如果您希望拥有一个包含更多构造函数的类，并且如果您希望仅在明确声明时进行“预初始化”，那么您可以引入一个全局标识实例，然后使用该实例初始化其他矩阵对象。请参阅以下代码，其中私有构造函数用于初始化此全局标识实例：

struct Matrix {
public:
    int x[4];
    Matrix() = default;

    const static Matrix identity;

private:
    Matrix(bool identity) {
        if (identity)
            memcpy (x,x_identity,sizeof(x));
    };

    const static int x_identity[4];
};

const Matrix Matrix::identity(true);
const int Matrix::x_identity[4] = { 0,0,0,1 };


int main() {

    MatrixPOD p;  // always an identity matrix
    Matrix m; // not an identity matrix
    Matrix mi = Matrix::identity;  // identity matrix since explicitly assigned

    return 0;
}

c ++中的静态公共值函数

2 个答案: