c++ - 编译器在乘以子类型时选择了错误的运算符*

Question

我在自己的库中编写了一个通用 Matrix 类，其中包含 +、-、* 等不错的运算符。特别是，它有(函数体并不重要，所以你可以忽略它们，但我稍后仍然会引用它，所以有它很好):

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平移等 3D 变换，因此它具有相关的成员函数。授予，Matrix4x4是一个坏名字，我保证我会解决这个问题。

在代码中的某个时刻使用了 Matrix4x4我用 operator* :

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

在这里m_camera.m_projectionmatrix是 Matrix4x4也是。

这应该调用第一个 operator* , 但属于第二个，因为 gcc 在第二个重载中给我一个错误，在以下行中:

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

错误信息:

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 ，但只是一个子类型，一些规则适用，使 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。我考虑了几种解决方案，但似乎都不好:

• 删除将接收内置类型的运算符，从而迫使编译器选择唯一剩余的重载。这行得通，但迫使我从看似完美运行的库中删除一个功能。
• 使用组合而不是继承并重载所有相关的 Matrix4x4的运算符 Matrix .
• 重新实现 operator*在 Matrix4x4 .会有重复的代码，或者，如果我能设法调用 Matrix::operator* 的正确重载好吧，这仍然很麻烦。
• 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什么。无论如何，我知道这会创建一个不受欢迎的对象拷贝。

这就是我现在的位置。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，因此欢迎任何帮助(:

编辑:

Matrix 的定义和 Matrix4x4正如所问:

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。您可以调用另一个函数并执行该函数。

您也可以随意使用 sfinae 或标签调度，但上面的内容非常简洁明了。请注意，标量只允许在 lhs 上使用，因为 Matrix * Scalar 是......古怪。 Scalar * Matrix 更常规。