C++ 3d矢量算术模板（如何专门处理整型和浮点型）

我想制作一个通用模板，指定3D向量上的所有3D数学，然后将其专门化为浮点（double）（称为Vec3d）和整数（称为Vec3i）。我希望在不重新实现公共代码的情况下完成此操作

有人建议通过继承而不是专门化来做这件事。但当我这样做时，我会出现以下错误：

 main.cpp:34:12: error: could not convert ‘dR.Vec3d::<anonymous>.Vec3TYPE<TYPE>::operator*<double>(k)’ from ‘Vec3TYPE<double>’ to ‘Vec3d’

main.cpp:34:12:错误：无法将'dR.Vec3d:：.Vec3TYPE:：operator*（k）'从'Vec3TYPE'转换为'Vec3d'

返回dR*k；//这是一个错误

代码如下（摘自相关部分）：

#包括
#包括
//通用模板的定义
模板
类Vec3TYPE{
公众：
联合{
结构{TYPE x，y，z；}；
结构{TYPE a，b，c；}；
类型数组[3]；
};
内联空集（f型）{x=f；y=f；z=f；}；
内联无效集（类型fx，类型fy，类型fz）{x=fx；y=fy；z=fz；}；
内联void集（constvec3type&v）{x=v.x；y=v.y；z=v.z；}；
内联Vec3TYPE操作符+（TYPE f）常量{Vec3TYPE vo；vo.x=x+f；vo.y=y+f；vo.z=z+f；返回vo；}；
内联Vec3TYPE运算符*（TYPE f）常量{Vec3TYPE vo；vo.x=x*f；vo.y=y*f；vo.z=z*f；返回vo；}；
内联Vec3TYPE操作符+（const Vec3TYPE&vi）const{Vec3TYPE vo；vo.x=x+vi.x；vo.y=y+vi.y；vo.z=z+vi.z；返回vo；}；
内联Vec3TYPE运算符-（const Vec3TYPE&vi）const{Vec3TYPE vo；vo.x=x-vi.x；vo.y=y-vi.y；vo.z=z-vi.z；返回vo；}；
内联Vec3TYPE运算符*（const Vec3TYPE&vi）const{Vec3TYPE vo；vo.x=x*vi.x；vo.y=y*vi.y；vo.z=z*vi.z；返回vo；}；
内联Vec3TYPE运算符/（const Vec3TYPE&vi）const{Vec3TYPE vo；vo.x=x/vi.x；vo.y=y/vi.y；vo.z=z/vi.z；返回vo；}；
};
//专业化
类Vec3i:public Vec3TYPE{}；//整型
类Vec3d:公共Vec3TYPE{//浮点版本
公众：
内联双范数（）常量{返回sqrt（x*x+y*y+z*z）；}；
};
内联Vec3d getForce（Vec3d dR，双k）{
返回dR*k；//有错误
}
//主要
int main（）{
向量3D a；a.集（1.0,2.0,3.0）；
//这很有效
vec3db；b.set（a*4.0）；
printf（“%f%f%f\n”，b.x，b.y，b.z）；
//这是不可能的
Vec3d b_；b_uu.set（getForce（a，4.0））；
printf（“%f%f%f\n”，b.x，b.y，b.z）；
}

问题在于

Vec3TYPE:：operator*

返回类型为

Vec3TYPE

的对象<另一方面，code>getForce必须返回一个

Vec3d

。设计的一个简单解决方法是，通过添加以下构造函数，使

Vec3TYPE

可从

Vec3TYPE

构造

Vec3d

，该构造函数通过参数复制构造基本对象

Vec3d(const Vec3TYPE<double>& parent): Vec3TYPE<double>(parent){}

---

错误消息很可怕，但原因是没有从

Vec3TYPE

转换到

Vec3d

（

dR.Vec3d:：.Vec3TYPE:：operator*（k）

指的是操作的结果

dR*k

，这并不是世界上最明显的事情。）

没有转换的原因是没有从基类到子类的默认转换

需要转换的原因是

operator*

返回的是

Vec3TYPE

，而不是

Vec3d

---

如果您真的想使用继承，您需要在

Vec3d

中提供一个构造函数，该构造函数采用

Vec3TYPE

。正如其他答案中所解释的，这个问题是由于使用继承而没有很好的理由造成的。这里不要使用继承。此外，对于一般功能，我将使用非成员函数，例如（在与

Vec3TYPE

相同的命名空间中声明）

使用我在评论中提到的方法，你可以做一些类似的事情

template <typename TYPE, typename CHILD>
class Vec3TYPE{
    public:
    union{
        struct{ TYPE x,y,z; };
        struct{ TYPE a,b,c; };
        TYPE array[3];
    };

    inline CHILD operator+ ( TYPE f   ) const { CHILD vo; vo.x=x+f; vo.y=y+f; vo.z=z+f; return vo; };
    // etc.
};

// specialization
class Vec3i : public Vec3TYPE<int, Vec3i>{};   // int   version
class Vec3d : public Vec3TYPE<double, Vec3d>{  // float version
    public:
    inline double norm ( ) const { return  sqrt( x*x + y*y + z*z ); };
};

模板
类Vec3TYPE{
公众：
联合{
结构{TYPE x，y，z；}；
结构{TYPE a，b，c；}；
类型数组[3]；
};
内联子运算符+（类型f）常量{CHILD vo；vo.x=x+f；vo.y=y+f；vo.z=z+f；返回vo；}；
//等等。
};
//专业化
类Vec3i:public Vec3TYPE{}；//整型
类Vec3d:公共Vec3TYPE{//浮点版本
公众：
内联双范数（）常量{返回sqrt（x*x+y*y+z*z）；}；
};

似乎有一些额外的大括号和一些缺少的分号、不一致的缩进以及一些额外的不必要的分号。请复制粘贴实际代码，而不是在文本框中重写。或者更好，请创建一个并向我们展示；在Vec3Type{}类的末尾；，而且方法不需要；。但是，假设你对数学向量而不是语法感兴趣，看看这里继承的意义是什么？

Vec3d

如何扩展其基础

Vec3TYPE

？在您的代码片段中，继承没有解决任何问题，因此毫无意义。是的，它导致了你的问题。好的，对不起。我现在制作了推荐的“最小工作示例”。您可能想了解。您好，是的，我理解为什么会出现此错误。我只是不知道如何克服它。如果可以通过继承以外的方式进行这种类型专门化，我会这样做。我只是不想为每个特定类型重写向量数学的实现。好的，我只想在不多次重新实现所有功能的情况下创建Vec3d和Vec3i类型。2） 因为结果不是整数。（好的，这只是一个例子，最初我在这里有normalize（））1）这个复制构造需要一些性能（？）2）如果我指定构造函数，我可能无法通过getForce（{1.0,2.0,3.0}，10）1）这样的列表初始化变量。编译器可能会通过将

操作符*

的结果直接写入

Vec3d

的子对象来删除副本，但您必须进行测试才能确定。这个建议主要是一个快速的创可贴不会改变设计。更好的设计是使用CRTP，比如Joa

template<class Rtype = TYPE> // the default param requires c++11
inline RType norm ( ) const { return  sqrt( x*x + y*y + z*z ); };

inline double norm(Vec3TYPE<double> const&v) noexcept
{
  return v[0]*v[0] + v[1]*v[1] + v[2]*v[2];
}

typedef Vec3TYPE<double> Vec3d;
typedef Vec3TYPE<int> Vec3i;

template <typename TYPE, typename CHILD>
class Vec3TYPE{
    public:
    union{
        struct{ TYPE x,y,z; };
        struct{ TYPE a,b,c; };
        TYPE array[3];
    };

    inline CHILD operator+ ( TYPE f   ) const { CHILD vo; vo.x=x+f; vo.y=y+f; vo.z=z+f; return vo; };
    // etc.
};

// specialization
class Vec3i : public Vec3TYPE<int, Vec3i>{};   // int   version
class Vec3d : public Vec3TYPE<double, Vec3d>{  // float version
    public:
    inline double norm ( ) const { return  sqrt( x*x + y*y + z*z ); };
};