friend self operator+(const self& x, const self& y) { return self(x) += y; }
friend self operator-(const self& x, const self& 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; }
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)
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.
Рецепты 11.15 и 11.16.
11.15. Реализация статической матрицы
Требуется эффективно реализовать матрицу, когда ее размерность (т.е. количество строк и столбцов) постоянна и известна на этапе компиляции.
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; }
self& operator-=(const self& x) { m -= x.m; return *this; }
self& operator+={value_type x) { m += x; return *this; }
self& operator-=(value_type x) { m -= x; return *this; }
self& operator*=(value_type x) { m *= x; return *this; }
self& operator/=(value_type x) { m /= x; return *this; }
self operator-() { return self(-m); }
// друзья
friend self operator+(self x, const self& у) { return x += y; }
friend self operator-(self x, const self& y) { return x -= y; }
friend self operator+(self x, value_type y) { return x += y; }
friend self operator-(self x, value type y) { return x -= y; }
friend self operator*(self x, value_type y) { return x *= y; }
friend self operator/(self x, value_type y) { return x /= y; }