用于 3D 数学的模板 Vector 类的代码重用问题答案

【问题标题】：Code reuse problem with a template Vector class for 3D math用于 3D 数学的模板 Vector 类的代码重用问题
【发布时间】：2011-03-24 18:07:01
【问题描述】：

我有一个用于 3D 矢量数学的模板 Vector 类。我想拥有此类不同类型和大小的变体（例如 Vec2i、Vec2f、Vec3i、Vec3f），并且能够从另一个构造一个，如下所示：

Vec2i v(1, 2);
Vec3f u = Vec3f(v, 0);

目前，我在 Vector 中有许多构造函数来完成此任务。但是，允许以与上述相同的方式构造 Vec4 似乎是不正确的：

Vec4f t = Vec3f(v, 0)

我希望为 Vec2*、Vec3*、Vec4* 变体提供单独的类，但这意味着代码重复。我该怎么做？从基本 Vector 类继承？根据原始 Vector 类实现每个变体（即 Vector 类是每个变体的私有成员）？

【问题讨论】：

标签： c++ templates 3d

【解决方案1】：

Vec2 和 Vec3 是完全不同的 IMO，如果它们是相关的，你会期望什么代码重用？

对于不同的内置类型，只需使用模板类和模板构造函数即可：

template<typename T1> 
struct Vec2 {
    Vec2(T1 const & X, T1 const & Y) : x(X), y(Y) {}
    template <typename T2> 
    Vec2(Vec2<T2> const & V) {
        x = static_cast<T1>(V.x);
        y = static_cast<T1>(V.y);
    }

    T1 x, y;
};


template<typename T1> 
struct Vec3 {
    Vec3(T1 const & X, T1 const & Y, T1 const & Z) : x(X), y(Y), z(Z) {}
    template <typename T2> 
    Vec3(Vec3<T2> const & V) {
        x = static_cast<T1>(V.x); 
        y = static_cast<T1>(V.y);
        z = static_cast<T1>(V.z);
    }
    template <typename T2, typename T3> 
    Vec3(Vec2<T2> const & V, T3 const & Z) {
        x = static_cast<T1>(V.x);
        y = static_cast<T1>(V.y);
        z = static_cast<T1>(Z);
    }

    T1 x, y, z;
};

如果你想让 Vec2 和 Vec3 相关，让 Vec3 模板继承 Vec2 模板，然后隐藏你需要为 Vec3 重写的函数。

【讨论】：

我最终做了类似的事情；我创建了 Vec2、Vec3、Vec4、Point2 和 Point3 实现的基本 Vector 类，以便重用 Vector 功能但仅公开其操作的子集（如 Point2 和 Point3 的情况）或添加功能（专门的构造函数）。

【解决方案2】：

使用模板。这是完全未经测试的。

template <int N>
struct Vec
{
    Vec(const Vec<N - 1>& smaller_vec, double v) { std::copy(&smaller_vec.values[0], &smaller_vec.values[0] + N-1, &values[0]); values[N-1] = v; }

    double values[N];
};

template <>
struct Vec<1>
{
    Vec(double v) { values[0] = v; }

    double values[1];
};

Vec<3> v3(Vec<2>(Vec<1>(5), 6), 7);

【讨论】：

【解决方案3】：

这样的？

template <int size, typename T>
struct Vec
{
    Vec<size, T>() {}
    Vec<size, T>(Vec<size-1, T>, T val) {} // here's the fun
};

typedef Vec<2, float> Vec2f;
typedef Vec<3, float> Vec3f;
typedef Vec<4, float> Vec4f;
// ...

int main()
{
    Vec2f john;
    Vec3f casey(john, 0);
    Vec4f chuck(casey, 0);

    return 0;
}

【讨论】：