在 C++ 中返回一个浮点数组

Question

我目前在 C++ 中有一个 4x4 矩阵类，并将每个值存储为浮点数：

Matrix4d::Matrix4d(const float& m00, const float& m01, const float& m02, const float& m03,
                   const float& m10, const float& m11, const float& m12, const float& m13,
                   const float& m20, const float& m21, const float& m22, const float& m23,
                   const float& m30, const float& m31, const float& m32, const float& m33)
{
    _m00 = m00;
    _m01 = m01;
    _m02 = m02;
    _m03 = m03;
    _m10 = m10;
    _m11 = m11;
    _m12 = m12;
    _m13 = m13;
    _m20 = m20;
    _m21 = m21;
    _m22 = m22;
    _m23 = m23;
    _m30 = m30;
    _m31 = m31;
    _m32 = m32;
    _m33 = m33;
}

我的问题是，如何返回此数据的浮点数组？例如，我在类中创建数组没有问题：

float arrayToReturn[16] = { m00, m01, m02, m03, ... m33 };

但是我无法从类中返回该值。我读过有关返回指向数组的指针的内容，但没有成功。

Answer 1

如果您的内部数组看起来像 float array[4][4]，那么这将起作用：

float** Matrix4d::getMatrix();

如果您的内部数组是一维数组：

float* Matrix4d::getMatrix();

但这两种情况都会将类的内部工作方式暴露给外界，使您的代码更不安全且更难以维护。

最好为 Matrix4d 类创建一个复制构造函数、一个 () 运算符和一个赋值运算符，然后将其传递出去。由于内存管理不良或数据损坏而出现运行时错误的可能性较小。

您的 () 运算符将如下所示：

float& operator()( unsigned int xIndex, unsigned int yIndex )
{
  //return the right attribute
}

您可以这样调用它来设置值：

aMatrix(0,0) = 2.0;

或者这样调用它来检索：

float attributeCopy = aMatrix(0,0);

它是两种方式。

编辑：忘记了 [] 运算符只接受一个参数。将运算符更改为 () 运算符，也称为函数运算符。

Answer 2

您可以使用联合来描述您的班级。

union
{
    struct
    {
       float _m00;
       float _m01;
       ...
    };
    float _m[16];
};

然后你可以返回_m。

获取 cols 也很有用，因此：

union
{
    struct
    {
       float _m00;
       float _m01;
       ...
    };
    float _m[4*4];
    float _cols[4][4];
};

Answer 3

我能想到的三个选择。

第一个是返回 std::vector 而不是数组。
用户总是可以通过&v[0]获取指向内部数组的指针。

std::vector<float> Matric4d::getData() { 
  std::vector<float> d(16); 
  d[0]=_m00; 
  ... 
  return d;
}

第二个是返回一个 boost::array 。 （我认为如果您的编译器支持类似的东西，即将推出的 C++0x 标准中有一个 tr1::array ）同样可以轻松访问内部数组。

第三种是最麻烦的，但如果您需要速度，可能是最好的。如果您连续存储浮点数，则只需返回指向第一个条目的指针即可。 （请注意，您需要小心类的详细信息，否则您最终会得到“未定义的行为”。但是，许多/大多数/所有编译器无论如何仍然会“做正确的事情”。）哦，您需要小心，因为仅当矩阵仍然存在时，指针才有效。

float * Matrix4d::getData() { return &_m00; }

Answer 4

只需访问第一个元素的地址即可。

inline float* asArray {
  return &_m00 ;
}

您可以将 任何结构视为一个数组。

Matrix4d matrix ;
// init with values..

functionThatExpectsArrayOfFloat( &matrix._m00 ) ;

Answer 5

1. 不要通过 const 引用传递浮点数，而是按值传递它们。

2. 我假设您想返回数组以便可以进行索引？然后不要从矩阵类返回数组。相反，重载 [] 运算符或其他内容。

3. 此外，我不会使用 16 个成员变量，而是使用一个数组。使索引变得更加容易。

我可能会这样做：

class Matrix4d
{
    float matrix[4][4];

public:

    Matrix4d(float m00, float m01, float m02, float m03,
             float m10, float m11, float m12, float m13,
             float m20, float m21, float m22, float m23,
             float m30, float m31, float m32, float m33)
    {
        matrix[0][0] = m00;
        matrix[0][1] = m01;
        matrix[0][2] = m02;
        matrix[0][3] = m03;
        matrix[1][0] = m10;
        matrix[1][1] = m11;
        matrix[1][2] = m12;
        matrix[1][3] = m13;
        matrix[2][0] = m20;
        matrix[2][1] = m21;
        matrix[2][2] = m22;
        matrix[2][3] = m23;
        matrix[3][0] = m30;
        matrix[3][1] = m31;
        matrix[3][2] = m32;
        matrix[3][3] = m33;
    }

    float* operator[](int i)
    {
        return matrix[i];
    }

    const float* operator[](int i) const
    {
        return matrix[i];
    }
};

int main()
{
    Matrix4d test(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 17, 16);
    test[3][2] = 15;
}