Грокаем C++ on Telegram: “Допотопный доступ к многомерному массиву Ч3 Посл…”

Допотопный доступ к многомерному массиву Ч3

Последний пост из серии. Сегодня речь пойдет о не очень красивом, но довольно необычном способе многоаргументной индексации элементов в многомерных структурах.

Благодаря появившейся в С++11 аггрегированной инициализации, мы можем инициализировать структуры с помощью фигурных скобок:

struct Example {
  int i, j;
};

Example test{1, 2};
std::cout << test.i << " " << test.j << std::endl;
// OUTPUT:
// 1 2

Этим можно воспользоваться для индексирования многомерных массивов. Определяем оператор[], который принимает на вход структуру, а вызываем мы этот оператор с помощью списка инициализации, который превращается в структуру.

struct Indexes {
  size_t row;
  size_t col;
};

template <typename T>
struct Matrix {
  Matrix() = default;
  Matrix(size_t rows, size_t cols, T init) 
    : ROWS{rows}, COLS{cols}
    , data(ROWS * COLS, init) {}
  Matrix(Matrix const&) = default;
  // MAGIC HERE
  T& operator[](Indexes indexes) {
    return data[indexes.row * COLS + indexes.col];
  }
  std::vector<T>& underlying_array() { return data; }
  size_t row_count() const { return ROWS;}
  size_t col_count() const { return COLS;}
private:
  size_t ROWS;
  size_t COLS;
  std::vector<T> data;
};

int main() {
  Matrix mtrx(4, 5, 0);
  auto& interval_buffer = mtrx.underlying_array();
  std::iota(interval_buffer.begin(), interval_buffer.end(), 0);
  for (size_t i = 0; i < mtrx.row_count(); ++i) {
    for (size_t j = 0; j < mtrx.col_count(); ++j) {
      std::cout << std::setw(2) << mtrx[{i, j}] << " "; // MAGIC HERE
    }
    std::cout << std::endl;
  }
}

Получается, что мы индексируем элемент матрицы с помощью двух индексов в операторе квадратные скобки! Единственное, что надо добавлять еще и фигурные.

Не самый элегантный способ, но довольно просто реализуется.

У него есть недостаток, что нельзя переопределить опретора[] для другой структуры, которая может принимать другое число параметров.

Например, мы хотим по одному индексу получать всю строку сразу. Можно попробовать определить другую структуру с одним полем и также через {} инициализировать эту структуру в квадратных скобках.

struct Index {
  size_t row;
};

template<typename T>
T& Matrix<T>::operator[](Index index) {
  return ArraySpan{data.data() + index.row * COLS, COLS};
}

auto row = mtrx[{1}];

Но такое не прокатит. Компилятор не сможет определить, какой конкретно оператор ему нужно вызвать.

Дело в том, что аггрегированно инициализировать типы можно и меньшим количеством аргументов. То есть с помощью {1} я могу создать и объект Index, и объект Indexes.

Поэтому способ довольно ограниченный.

Вообще, про эта небольшая серия была не про то, чтобы захейтить наследованный от С оператор[] с его одним аргументом. Я хотел показать интересные решения, до которых доходили люди в условиях ограничений стандарта. Возможно, в них было то, о чем вы никогда не думали. И это расширило ваш плюсовый кругозор.

Don't be limited. Stay cool.

#cppcore #cpp11