#опытным
Если вы спросите разработчиков C++ о том, как они получают доступ к элементам многомерных массивов, скорее всего, вы получите несколько различных ответов в зависимости от их опыта.
Если вы спросите кого-то, кто не очень опытен или работает в нематематической области, есть большая вероятность, что ответ будет таким, что вы должны использовать несколько операторов[] подряд: myMatrix[x][y].
Есть несколько проблем с таким подходом:
⛔️ Это не очень удобно чисто внешне. Все номальные люди используют синтаксис [x, y].
⛔️ Это работает "из коробки" на реально многомерных структурах, типа вложенных массивов(типа вектора векторов). Чтобы поддержать даже такой синтаксис для кастомных классов, придется несколько приседать.
⛔️ Поэтому многие находят лазейки, чтобы делать что-то похожее на [x, y], этих лазеек много, нет какого-то стандарта.
⛔️ Стандарт использует operator[] с одним аргументом для получения доступа к элементам массивов.
⛔️ Лазейки неконсистентны с одноразмерными массивами в плане получения доступа к элементам.
⛔️ Некоторые из них преполагают спорную семантику, а некоторые делают практически нечитаемыми сообщения об ошибках компиляции.
⛔️ Возможные проблемы с инлайнингом.
Рассмотрим лазейки в будущем, а сейчас сфокусируемся на решении проблемы.
В С++23 наконец завезли многоаргументный operator[]. Теперь при проектировании своей матрицы или даже тензора перегружать оператор[] для 1, 2, 3 и более входных аргументов. Так для матрицы можно возвращать элемент, если мы передали 2 размерности, или возвращать всю строку, если мы передали только одну размерность.
template <typename T, std::size_t ROWS, std::size_t COLS>
class Martrix {
std::array<T, ROWS * COLS> a;
public:
Martrix() = default;
Martrix(Martrix const&) = default;
constexpr T& operator[](std::size_t row, std::size_t col) { // C++23 required
assert(row < ROWS and col < COLS);
return a[COLS * row + col];
}
constexpr std::span<T> operator[](std::size_t row) {
assert(row < ROWS);
return std::span{a.data() + row * COLS, COLS};
}
constexpr auto& underlying_array() { return a; }
};
int main() {
constexpr size_t ROWS = 4;
constexpr size_t COLS = 3;
Martrix<char, ROWS, COLS> matrix;
// fill in the underlying 1D array
auto& arr = matrix.underlying_array();
std::iota(arr.begin(), arr.end(), 'A');
for (auto row {0U}; row < ROWS; ++row) {
std::cout << "│ ";
for (auto col {0U}; col < COLS; ++col) {
std::cout << matrix[row, col] << " │ ";
}
std::cout << "\n";
}
std::cout << "\n";
auto row = matrix[1];
for (auto col {0U}; col < COLS; ++col) {
std::cout << row[col] << ' ';
}
}
Здесь мы создали матрицу 4х3, заполнили ее буквами алфавита и вывели на экран каждый элемент через matrix[x, y]. А также дальше получили целую строку матрицы через matrix[x] и вывели ее содержимое на экран:
│ A │ B │ C │
│ D │ E │ F │
│ G │ H │ I │
│ J │ K │ L │
D E F
В качестве обертки для строки используем std::span из С++20.
Очень красиво и удобно. Разработчикам математических библиотек сделали большой подарок.
Be consistent. Stay cool.
#cpp23 #cpp20
