将部分指定的模板化矩阵乘法运算符重载函数声明为类外的友元答案

【问题标题】：Declare a partial specified templated matrix multiplication operator overload function as friend outside the class将部分指定的模板化矩阵乘法运算符重载函数声明为类外的友元
【发布时间】：2012-11-22 06:18:35
【问题描述】：

我在写一个矩阵基类，遇到了题主的问题。

这是我的声明。

template <typename T, size_t m, size_t n, typename _Prd>
template <size_t _m, size_t _n>
const Matrix<T,m,_n,_Prd> operator* (const Matrix<T,m,n,_Prd>& lhs, const Matrix<T,_m,_n,_Prd>& rhs) ; // matrix mult

和类内的朋友声明。

template <size_t _m, size_t _n>
friend const Matrix<T,m,_n,_Prd> operator* <>(const Matrix<T,m,n,_Prd>& lhs, const Matrix<T,_m,_n,_Prd>& rhs) ;

及实施：

template <typename T, size_t m, size_t n, typename _Prd>
template <size_t _m, size_t _n>
const Matrix<T,m,_n,_Prd> operator* (const Matrix<T,m,n,_Prd>& lhs, const Matrix<T,_m,_n,_Prd>& rhs) 
{
    assert (n == _m) ;
    Matrix<T,m,_n,_Prd> result ;

    for (size_t j = 0 ; j < m ; ++j)
        for (size_t i = 0 ; i < _n ; ++ i)

            for (size_t k = 0 ; k < n ; ++ k) 
                result.at(j,i) += lhs.at(j,k) * rhs.at(k,i) ;

    return result ;
}

但是这些不能编译，错误是：

In file included from main.cpp:13:
Matrix.hpp:43: error: too many template-parameter-lists
Matrix.hpp:66: error: invalid use of template-id ‘operator*<>’ in declaration of primary template
In file included from main.cpp:13:
Matrix.hpp:364: error: too many template-parameter-lists

我在同一班级遇到了另一个问题no matching function when return different template type from the original

更新：

我按照下面的建议修改了，还是不行。

转发声明：

template <typename T, size_t m, size_t n, typename _Prd,size_t _m, size_t _n>
const Matrix<T,m,_n,_Prd> operator* (const Matrix<T,m,n,_Prd>& lhs, const Matrix<T,_m,_n,_Prd>& rhs) ; // matrix mult

类内的朋友声明：

template <size_t _m, size_t _n>
friend const Matrix<T,m,_n,_Prd> operator* (const Matrix<T,m,n,_Prd>& lhs, const Matrix<T,_m,_n,_Prd>& rhs) ;

实施：

template <typename T, size_t m, size_t n, typename _Prd,size_t _m, size_t _n>

const Matrix<T,m,_n,_Prd> operator* (const Matrix<T,m,n,_Prd>& lhs, const Matrix<T,_m,_n,_Prd>& rhs) 
{
    assert (n == _m) ;
    Matrix<T,m,_n,_Prd> result ;

    for (size_t j = 0 ; j < m ; ++j)
        for (size_t i = 0 ; i < _n ; ++ i)

            for (size_t k = 0 ; k < n ; ++ k) 
                result.at(j,i) += lhs.at(j,k) * rhs.at(k,i) ;

    return result ;
}

但是当我想这样使用它时：

Matrix<double,2,3> testmat8(10.0) ;
Matrix<double,3,4> testmat9(2.0) ;
Matrix<double,2,4> testmat10 ;
testmat10 = testmat8 * testmat9 ;

错误是：

main.cpp:143: undefined reference to `Matrix<double, 2ul, 4ul, std::equal_to<double> > const operator*<3ul, 4ul>(Matrix<double, 2ul, 3ul, std::equal_to<double> > const&, Matrix<double, 3ul, 4ul, std::equal_to<double> > const&)'

仍未解决...

更新2：

为了阐明我的目的，我编写了 3 个解决方法。但是，并非所有这些都按预期工作。

//member operator * rather than friend function
template <typename T, size_t m, size_t n, typename _Prd>
template<size_t _m, size_t _n>
Matrix<T,m,_n,_Prd> Matrix<T,m,n,_Prd>::operator *(const Matrix<T,_m,_n,_Prd> & rhs) const 
{
    assert (n == _m) ;
    Matrix<T,m,_n,_Prd> result ;
    for (size_t j = 0 ; j < m ; ++j)
        for (size_t i = 0 ; i < _n ; ++ i)
            for (size_t k = 0 ; k < n ; ++ k) 
                result.at(j,i) += this->at(j,k) * rhs.at(k,i) ;
    return result ;
}


//work around for *
template <typename T, size_t m, size_t n, typename _Prd>
template<size_t _m, size_t _n>
void Matrix<T,m,n,_Prd>::mul (Matrix<T,m,_n,_Prd> & result, const Matrix<T,m,n,_Prd> & A, const Matrix<T,_m,_n,_Prd> & B) 
{
    assert (n == _m) ;
    for (size_t j = 0 ; j < m ; ++j)
        for (size_t i = 0 ; i < _n ; ++ i)

            for (size_t k = 0 ; k < n ; ++ k) 
                result.at(j,i) += A.at(j,k) * B.at(k,i) ;
}

template <typename T, size_t m, size_t n, typename _Prd>
template<size_t _m, size_t _n>
Matrix<T,m,_n,_Prd> Matrix<T,m,n,_Prd>::mul(const Matrix<T,_m,_n,_Prd> & B) const 
{
    assert (n == _m) ;
    Matrix<T,m,_n,_Prd> result ;

    for (size_t j = 0 ; j < m ; ++j)
        for (size_t i = 0 ; i < _n ; ++ i)

            for (size_t k = 0 ; k < n ; ++ k) 
                result.at(j,i) += this->at(j,k) * B.at(k,i) ;

    return result ;
}

我这样称呼他们：

    testmat10 = testmat8 * testmat9 ; //works, but I have to comment out the friend operator * overload outside of the class.
    testmat10 = testmat8.mul(testmat9) ; //works, but mul() has to be a member, not as expected as a friend .
    Matrix<double,2,3>::mul(testmat10, testmat8, testmat9) ; 
//works, but this is ridiculous, for a static function, how would I avoid use <double,2,3> as the testmat8's template before using mul? I shouldn't have used template when I use mul in this way.

但是我想要的答案是有人可以澄清为什么非成员运算符 * 不能与第一个 mul() 做同样的事情？编码矩阵乘法函数的正确方法是什么？

更新 3：（已解决） 感谢 jpalecek，我根据他的回答修改了我的代码。

转发声明：

template < typename T, size_t m, size_t n, typename _Prd, size_t _m, size_t _n> 
const Matrix<T,m,_n,_Prd> operator * (const Matrix<T,m,n,_Prd>& lhs, const Matrix<T,_m,_n,_Prd> & rhs) ;

朋友声明：

// here is tricky
template <typename U, size_t mm, size_t nn, typename _Prd2, size_t _m, size_t _n>
friend const Matrix<U,mm,_n,_Prd2> operator* (const Matrix<U,mm,nn,_Prd2>& lhs, const Matrix<U,_m,_n,_Prd2>& rhs) ;

实施：

template <typename U, size_t mm, size_t nn, typename _Prd2, size_t _m, size_t _n>
const Matrix<U,mm,_n,_Prd2> operator* (const Matrix<U,mm,nn,_Prd2>& lhs, const Matrix<U,_m,_n,_Prd2>& rhs) 
{
    return lhs.mul(rhs) ;
}

mul() 作为成员函数：

template <typename T, size_t m, size_t n, typename _Prd>
template<size_t _m, size_t _n>
Matrix<T,m,_n,_Prd> Matrix<T,m,n,_Prd>::mul(const Matrix<T,_m,_n,_Prd> & B) const 
{
    assert (n == _m) ;
    Matrix<T,m,_n,_Prd> result ;
    for (size_t j = 0 ; j < m ; ++j)
        for (size_t i = 0 ; i < _n ; ++ i)
            for (size_t k = 0 ; k < n ; ++ k) 
                result.at(j,i) += this->at(j,k) * B.at(k,i) ;
    return result ;
}

用法：

//test * operator, all work
Matrix<double,2,3> testmat8(10.0) ;
Matrix<double,3,4> testmat9(2.0) ;
Matrix<double,4,4> testmat11(3.0) ;
Matrix<double,2,4> testmat10 ;
testmat10 = testmat8 * testmat9 * testmat11;
cout <<testmat10<<endl ;
testmat10 = testmat8.mul(testmat9) ;
cout << testmat10 << endl ;

【问题讨论】：

在你的声明中丢失template <size_t _m, size_t _n>，对于初学者。
@WhozCraig，谢谢，但我没有得到你的回答。你到底是什么意思？
查看 icepacks 的答案。你的语法不正确。
@WhozCraig，你能告诉我如何纠正它吗？我还是不明白……

标签： c++ templates generics

【解决方案1】：

您的语法无效。您将模板参数化两次：

template <typename T, size_t m, size_t n, typename _Prd>
template <size_t _m, size_t _n>

这没有明确的含义。 template<...> 后面应该是 operator* 的正文/声明，而不是另一个 template<...>。

另见此处："too many template-parameter-lists" error when specializing a member function

【讨论】：

你能把修改后的代码贴在这里吗，我不太明白你的答案，我之前一直在使用双模板声明，这很好。
您可能应该将两个列表合并为一个。请参阅随附的链接。
非常感谢您的回答，但是我的问题与附加的链接不同，它们只需要一个 void 函数，我的返回一个不同的模板类型。我根据您的建议修改了我的代码，它虽然可以编译，但是当我实际使用时它不起作用就像 Matrix test = (Matrix) A * (Matrix) B ;

【解决方案2】：

您面临的问题是您无法与函数的部分特化（这些不存在）或一系列特化成为朋友。所以它要么是一个函数的所有特化，要么是一个函数：

template <class T> class A;
template <class T, class U>
void operator*(A<T>, A<U>);

template <class T>
class A {
    template <class X, class U>
    friend void ::operator*(A<X>, A<U>);

将适用于所有专业化（您必须用 6 个参数替换参数列表），

  friend void ::operator*<>(A<T>, A<T>);

将意味着一种特定的专业化（这不是您想要的）。示例here 和here。

【讨论】：

我很感激，jpalecek，正如你所说。这太棘手了。