创建矩阵类：添加时出错

Question

我正在尝试使用 C++ 创建一个 Matrix 类。到目前为止，我已经完成了以下工作：

• 创建矩阵
• 删除矩阵
• 获取和设置矩阵内部的值

现在，我正在努力覆盖所有运算符（即 +、-、*、/）并返回矩阵。我在这方面遇到了很多问题，所以我想知道是否有人可以提供帮助？

而且我在将矩阵复制到新矩阵中时也遇到问题，因此任何有关该代码的帮助将不胜感激。

注意：我有 Python 背景，并且了解一点 C++。我决定，虽然用 Python 创建很多非常酷的游戏和 OOP 东西很棒而且很酷，但我应该学习 C++，以便在我长大后找到一份工作。

这是我的代码，我有一个包含原型和类定义的标头，然后是主标头。

matrix.h

#ifndef MATRIX_H
#define MATRIX_H

/*

// These are all of the error codes
// Upon changing errorcode, Matrix should reset to null/void

*/

#define ERROR_ROW_NP 1          // Row Number cannot be non-positive
#define ERROR_COLUMN_NP 2       // Column Number cannot be non-positive
#define ERROR_ROW_I 3           // Row Index Error
#define ERROR_COLUMN_I 4        // Column Index Error
#define ERROR_RC_MISMATCH 5     // # of Rows and Columns do not match

class Matrix {
    int row;
    int column;
    int elements;

    int *RC;

  public:
    int ERRORCODE;

    Matrix (void);                  // DONE
    Matrix (int, int);              // DONE
    ~Matrix (void);                 // DONE

    void Copy (Matrix);

    int get_value (int, int);       // DONE
    void set_value (int, int, int); // DONE

    int rc_match (Matrix);          // DONE

    Matrix operator+ (Matrix);
    Matrix operator- (Matrix);

    Matrix operator* (Matrix);

    Matrix operator* (int);
    Matrix operator/ (int);

};

#endif

matrix.cpp

#include "matrix.h"

Matrix::Matrix (void) {
    ERRORCODE = 0;

    row = 1;
    column = 1;
    elements = row * column;

    RC = new int[elements];

    for (int i=0; i< elements; i++) {
        RC[i] = 0;
    }
}

Matrix::Matrix (int r, int c) {
    ERRORCODE = 0;

    row = r;
    column = c;
    elements = row * column;

    RC = new int[elements];

    for (int i=0; i< elements; i++) {
        RC[i] = 0;
    }
}

Matrix::~Matrix (void) {
    delete[] RC;
}


// Copy will copy all of the contents of the toCopy
// matrix into itself; also resets it's own rows/columns
void Matrix::Copy (Matrix toCopy) {
    row = toCopy.row;
    column = toCopy.column;
    elements = toCopy.elements;

    RC = new int[elements];

    for (int i=0; i<elements; i++) {
        RC[i] = toCopy.RC[i];
    }
}

int Matrix::get_value (int r, int c) {
    return RC[(column*r)+c];
}

void Matrix::set_value (int r, int c, int value) {
    RC[(column*r)+c] = value;
}


int Matrix::rc_match (Matrix a) {
    if (
        (row == a.row)
        &&
        (column == a.column)
        ) {
            return (1);
    }
    else {
        return (0);
    }
}


Matrix Matrix::operator+ (Matrix a) {
    if (rc_match(a)) {
        Matrix OUT(row, column);
        int z;
        for (int i=0; i < row; i++) {
            for (int j=0; j < column; j++) {
                z = OUT.get_value(i, j) + a.get_value(i, j);
                OUT.set_value(i, j, z);
            }
        }
        return OUT;
    }
    else {
        Matrix OUT(1, 1);
        OUT.ERRORCODE = ERROR_RC_MISMATCH;
        return OUT;
    }
}

main.cpp

#include <iostream>
#include "matrix.h"

int main(void) {

    Matrix a(2, 2);
    a.set_value(0, 0, 3);
    a.set_value(0, 1, 2);

    Matrix b(2, 2);
    b.set_value(0, 0, 1);
    b.set_value(0, 1, 1);
    b.set_value(1, 0, 3);
    b.set_value(1, 1, 3);

    printf("%d %d\n", a.get_value(0, 0), a.get_value(0, 1));
    printf("%d %d\n", a.get_value(1, 0), a.get_value(1, 1));
    printf("\n");

    printf("%d %d\n", b.get_value(0, 0), b.get_value(0, 1));
    printf("%d %d\n", b.get_value(1, 0), b.get_value(1, 1));

    char t[1];
    printf("Press 'Enter' to continue...");
    std::cin.getline(t, 1);
    printf("\n");

    Matrix c;
    c.Copy(a+b);

    printf("%d %d\n", c.get_value(0, 0), c.get_value(0, 1));
    printf("%d %d\n", c.get_value(1, 0), c.get_value(1, 1));

    printf("Press 'Enter' to continue...");
    std::cin.getline(t, 1);
    printf("\n");

    return (0);
}

我在编译和运行时遇到的错误是这样的：

Debug assertion failed! ...
Expression: _BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead ->nBlockUse)

按“Enter”后弹出

另外，这是我第一次发帖，如果我做错了什么，请告诉我:]

EDIT2: 我让它工作了！ 谢谢@templatetypedef！

这是我使用的附加代码： （我发现我的add函数也错了） matrix.cpp

Matrix::Matrix(const Matrix& toCopy) {
    row = toCopy.row;
    column = toCopy.column;
    elements = toCopy.elements;

    RC = new int[elements];

    for (int i=0; i<elements; i++) {
        RC[i] = toCopy.RC[i];
    }
}

Matrix Matrix::operator+ (Matrix a) {
    if (rc_match(a)) {
        Matrix OUT(row, column);
        int z;
        for (int i=0; i < row; i++) {
            for (int j=0; j < column; j++) {
                z = get_value(i, j) + a.get_value(i, j);
                OUT.set_value(i, j, z);
            }
        }
        return OUT;
    }
    else {
        Matrix OUT(1, 1);
        OUT.ERRORCODE = ERROR_RC_MISMATCH;
        return OUT;
    }
}

所以现在我将研究赋值运算符

Answer 1

我认为这里的问题是您的 Matrix 类有析构函数，但没有复制构造函数或复制赋值运算符。这意味着在运算符 + 的代码中，当您返回矩阵时，您将获得矩阵的浅副本而不是深层副本。这意味着浅拷贝将共享一个指向与运算符 + 中本地声明的矩阵相同元素的指针。当这个局部变量超出范围时，它的析构函数将触发，回收该矩阵的内存。因此，返回的矩阵将具有指向已释放内存的指针，从而导致未定义的行为。

要解决此问题，请尝试为您的 Matrix 类实现复制构造函数和赋值运算符。作为一个无耻的自我插件，我曾经写过一个关于如何做到这一点的指南，这在这里可能有用。

希望这有帮助！

Answer 2

@templatetypedef 和@Kerrek 已经确定了您的问题。

通过使用 std::vector 来保存矩阵元素而不是手动管理内存，可以轻松解决此问题。复制构造函数和赋值运算符将由编译器自动实现，就 std::vector 的复制构造函数和赋值运算符而言，您可以摆脱析构函数代码。作为奖励，您可以删除 Copy 函数及其内存泄漏。