c++ - 单个 "data-carrying"类的各种接口(interface)

Question

我正在尝试实现一系列为三角矩阵或对称矩阵提供(公共(public))接口(interface)的类，但我想避免复制内存(即进行大量就地操作)。

我想在 C++ 中执行此操作的方法是实现一个类或结构，它只是一个包含矩阵数据的 vector (因为我只关心三角矩阵，所以我只需要存储大约一半的矩阵。 ).我们将此“数据传输”类称为 SquareTriangularMatrix。现在，可以以不同方式访问此矩阵中的数据，具体取决于数据应被视为上三角、下三角还是对称。

我认为多态性不能应用于我的情况，因为我希望 SquareTriangularMatrix 的同一对象根据上下文具有不同的接口(interface)。有时 SquareTriangularMatrix 可以被视为下三角矩阵，但其他一些可能是它的转置:上三角矩阵，等等。

是否有解决此问题的设计模式？在此上下文中的任何提示或指南将不胜感激。

非常感谢

Answer 1

您可以为您的存储类创建适配器类，如下所示:

struct SquareTriangularMatrix {
    // constructor, maybe operator[], etc
    int* values;
    int nrows;
    int ncolumns;
};

struct UpperTriangleMatrix {
    UpperTriangleMatrix (SquareTriangularMatrix& data): data(data) {}
    int at (unsigned row, unsigned column) const {
        if (row > column) return 0;
        return data.values [row * data.ncolumns + column];
    }
private:
    SquareTriangularMatrix& data;
};

然后你可以创建那个类UpperTriangleMatrix嵌套在 SquareTriangularMatrix并添加类似 SquareTriangularMatrix::as_upper() 的功能它将返回使用该矩阵构造的适配器。

另一种方法是创建函数 as在SquareTriangularMatrix这将允许稍后添加自定义适配器，如下所示:

struct SquareTriangularMatrix {
    //...
    template <class T> T
    as () { return T(*this); }
};

//usage:
SquareTriangularMatrix m;
auto upper = m.as <UpperTriangleMatrix>();

使用这种方法，您可以随时将矩阵转换为您希望满足 as 的任何适配器。模板(非常简单和广泛)，并在本地扩展任何文件中的适配器列表。

你也可以按照STL允许的方式转换时间(std::duration_cast):

template <typename T> T& matrix_cast (SquareTriangularMatrix& m) { return T(m); }

SquareTriangularMatrix m;
auto upper = matrix_cast <UpperTriangleMatrix>(m);

它的工作方式与函数 as<> 相同从前面的示例来看，这只是一个品味问题。