在 constexpr class 的构造函数之外使用构造函数参数

Question

我正在尝试实现类似矩阵的 class，使用 std::array 来实际存储数据。所有数据在编译时都是已知的。

我希望能够使用初始化列表来初始化 Matrix。类似于

Matrix m = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9}
};

我还希望能够在实例化期间设置矩阵的维度。

我当前的代码类似于以下内容：

template<int m, int n>
class Matrix {
public:

    using initializer_list2d = std::initializer_list< std::initializer_list<float> >;
    using array2d = std::array< std::array<float, m>, n >;

    consteval Matrix(initializer_list2d initList) {
        // static_assert to check initList length [...]

        int i = 0;
        for (auto &row : initList) {
            // static_assert to check row length [...]

            std::copy(row.begin(), row.end(), data_[i].begin());
            i++;
        }
    }

    // Definitions of operators and methods [...]
private:
    array2d data_;
};

不过为了使用它，我必须通过模板设置尺寸：

Matrix<3, 3> m = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9}
};

在我看来，由于构造函数是consteval（并且它的所有参数无论如何都必须在编译时知道）它应该以某种方式打赌可以单独通过初始化列表推导出维度。

我的应用程序无法使用动态数据类型（例如向量），因为该程序必须能够运行而无需访问堆。

有什么方法可以实现吗？

提前感谢您的帮助！

Answer 1

在 C++17 之前，没有为 class 模板推导模板参数，所以这是不可能的。

从C++17开始，你可以编写这个推导指南：

template<int m, int n>
Matrix(float const (&)[n][m]) -> Matrix<m, n>;

并在构造 Matrix:

时添加一对额外的大括号

Matrix m = 
{
 {
  {1, 2, 3},
  {4, 5, 6},
  {7, 8, 9}
 }
};

这里是 demo。

Answer 2

我找到了另一个有趣的解决方案，使用可变参数模板：

template<int m, class T, class... U>
struct Matrix {
    Matrix(const T (&t)[m], const U (& ...u)[m]) {
        std::copy(t, t+m, arr[0]);

        int i = 0;
        (std::copy(u, u+m, arr[++i]), ...);
    }   

    T (arr[m])[sizeof...(U) + 1]; 
};

它甚至允许摆脱 cigien 的答案中所需的第二个大括号，并且不需要模板推导指南（尽管它仍然需要 C++17 才能自动推导 int m） :

Matrix mat = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9}
};

此外，编译器似乎能够对此进行相当多的优化，如所见here

在 constexpr class 的构造函数之外使用构造函数参数

Use constructor parameters outside constructor in constexpr class

c++

constructor

constexpr

c++11

c++14