Question

我在自己的库中编写了一个通用的Matrix类，其中有很好的运算符，如+， - ，*。特别是它有（函数体并不重要，所以你可以忽略它们，但我后来仍然提到它，所以它很好）：

template<typename T, int X, int Y>
Matrix<T,Y,X> operator*(const Matrix<T,Y,X> & left, const Matrix<T,Y,X> & up)
{
    Matrix<T,Y,X> result = Matrix<T,Y,X>::Zero;
    for (unsigned int j = 0; j<Y; j++)
        for (unsigned int i = 0; i<X; i++)
            for (unsigned int k = 0; k<X; k++)
                result[j][k] += left[j][i] * up[i][k];
    return result;
}
template<typename T, int Y, int X, typename U>
Matrix<T,Y,X> operator*(const Matrix<T,Y,X> & left, const U & right)
{
    // Expected to handle build-in types
    Matrix<T, Y, X> result = Matrix<T, Y, X>::Zero;
    for (int j = 0; j < Y; ++j)
        for (int i = 0; i < X; ++i)
            result[j][i] += left[j][i] * right;
    return result;
}

然后我写了Matrix4x4，Matrix的子类型，专门用于旋转和翻译等3D转换，因此它具有成员函数。当然，Matrix4x4是一个坏名字，我保证我会解决这个问题。

在使用Matrix4x4的代码中的某个时刻，我使用operator*：

// std::vector<Matrix4x4> mstackvertices({Matrix4x4::Identity});
mstackvertices.push_back(mstackvertices.back() * m_camera.m_projectionmatrix);

此处m_camera.m_projectionmatrix也是Matrix4x4。

这应该调用第一个operator*，但是落入第二个，因为gcc在第二个重载内部给出了错误，在下一行：

            result[j][i] += left[j][i] * right;

错误消息：

Matrix.hpp|169|error: no match for ‘operator*’ (operand types are ‘const float’ and ‘const swegl::Matrix4x4’)|
Matrix.hpp|169|note: candidates are:|
...

我的猜测是Matrix4x4不完全是Matrix，但只有一个子类型，某些规则适用于gcc选择不涉及类型转换的最佳重载。

我不确定如何解决这个问题。我已经考虑了几个解决方案，其中没有一个看起来很好：

删除将接收内置类型的运算符，从而强制编译器选择唯一剩余的重载。这有效，但迫使我从一个看似完美的工作库中删除一个功能。
使用合成代替继承，并根据Matrix4x4重载所有相关的Matrix运算符。
operator*中重新实现Matrix4x4。会有重复的代码，或者，如果我可以设法使用强制转换来调用Matrix::operator*的正确重载，那么，这仍然会很麻烦。
创建Matrix4x4::operator Matrix<float,4,4>()。它似乎不起作用，但我也可能在那里做错了。无论如何，我知道这会创建一个不受欢迎的对象副本。

我现在所处的位置。还有其他想法吗？也许我首先做错了什么？我确定我会从中学到一些东西，所以非常欢迎任何帮助（：

修改

要求Matrix和Matrix4x4的定义：

template<typename T, int Y, int X>
class Matrix
{
private:
    T data[Y][X];
    ...
};

class Matrix4x4 : public Matrix<float,4,4>
{
    ...
};

Answer 1

按如下方式使用Koenig运算符：

template<class T, int X, int Y>
class Matrix{
  // ...
public:
  // calculates the return value of `T*U`:
  template<class U>
  using R=decltype(std::declval<T const&>()*std::declval<U const&>());
  // maybe addin a `decay_t` to the above, if required.  (But who returns
  // a reference from binary `*`?)

  // Multiplication by a matrix on the RHS
  // The RHS dimension of this matrix, and the LHS dimension
  // of the RHS matrix, must match.  Accepts matrices with a
  // different underlying T.
  template<class U, int Z>
  Matrix<R<U>,X,Z> operator*(Matrix<U,Y,Z>const& rhs)const;
  // you can implement this operator here, or you can do it below
  // in the same header file.

  // This is the Koenig operator.  It is a friend operator that
  // is *not* a template, where the left hand side is a scalar of
  // type T, and the right hand side is our own type.
  friend Matrix<R<T>,X,Y> operator*(
    T const& lhs, Matrix const& rhs
  ){
    // implement here
  }
};

成员矩阵乘法比非成员更好地处理歧义。友元运算符就是我所说的Koenig运算符，必须在类中内联实现。你可以调用另一个函数并实现那个函数。

你也可以乱搞sfinae或标签调度，但上面的内容简洁明了。请注意，标量只允许在lhs上，因为Matrix * Scalar是......古怪的。 Scalar * Matrix更为传统。

Answer 2

正如Yakk所提出的，使用df2[j,4]作为返回类型允许删除哪些类型不能相乘的重载，从而迫使编译器使用正确的版本。据我了解，这是SFINAE的使用：

decltype(Y*U)

但是后来一些运算符没有可以用template<typename T, int X, int Y, typename U, int Z> Matrix<decltype(std::declval<T const&>()*std::declval<U const&>()),Y,X> operator*(const Matrix<T,Y,X> & left, const Matrix<U,X,Z> & up) { Matrix<T,Y,Z> result = Matrix<T, Y, Z>::Zero; for (unsigned int j = 0; j<Y; j++) for (unsigned int i = 0; i<X; i++) for (unsigned int k = 0; k<Z; k++) result[j][k] += left[j][i] * up[i][k]; return result; } template<typename T, int Y, int X, typename U> Matrix<decltype(std::declval<T const&>()*std::declval<U const&>()),Y,X> operator*(const Matrix<T,Y,X> & left, const U & right) { Matrix<T, Y, X> result = Matrix<T, Y, X>::Zero; for (int j = 0; j < Y; ++j) for (int i = 0; i < X; ++i) result[j][i] += left[j][i] * right; return result; }这些术语声明的返回类型。最好它必须返回与左手类型operator+=相同的类型。对于这些情况，*this可以按如下方式使用：

enable_if

乘法子类型

2 个答案: