如何编写二维数组的访问器（私有成员）

Question

我有一个名为 mat[3][3] 的类的私有成员，我希望能够在我的类之外访问这个 3x3 数组（只读取它，不更改）。是否可以编写返回指向我的数组的指针的访问器方法？我怎样才能做到这一点？请提供代码示例。

这是我的课：

class myClass {
private:
    int mat[3][3];
public:
    return_value get_mat(void);
};

我知道我可以使用类似的东西

int get_mat(int i, int j);

一个一个地访问数组中的每个int，但是为数组的每个成员调用访问器不是效率低吗？

Answer 1

是否可以编写返回指向我的数组的指针的访问器方法？我该怎么做？

这是一种方法：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <iterator>

class myClass {
public:

    const int* operator[](size_t i) const {
        return mat[i];
    }

    int* operator[](size_t i) {
        return mat[i];
    }

    int* get_mat() {
        return &mat[0][0];
    }

    const int* get_mat() const {
        return &mat[0][0];
    }

private:
    int mat[3][3];
};

int main()
{
    using namespace std;

    myClass m;
    m[0][1] = 6;
    cout << m[0][1] << endl;

    fill(m.get_mat(), m.get_mat() + 9, 11);
    copy(m.get_mat(), m.get_mat() + 9, ostream_iterator<int>(cout, ", "));
    cout << endl;

    return 0;
}

但是为数组的每个成员调用访问器不是效率低吗？

很高兴，没有。在发布版本中，您的编译器将优化所有这些，比您想象的要好得多。

优雅地表达你的意图。允许编译器为您编写最佳代码（它会）。

预期输出：

6
11, 11, 11, 11, 11, 11, 11, 11, 11,

当我们开始充实矩阵类时，我们可能想要开始构建一些安全措施以防止缓冲区溢出（此代码可能需要 c++14）...

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <functional>
#include <random>
#include <cassert>

template<class T, size_t N>
struct safe_array_ref
{
    constexpr safe_array_ref(T* data) : _data(data) {}

    constexpr T& operator[](size_t i) const noexcept {
        assert(i < N);
        return _data[i];
    }

    constexpr T* begin() const {
        return _data;
    }

    constexpr T* end() const {
        return _data + N;
    }

    constexpr size_t size() const {
        return N;
    }

private:
    T* _data;
};

class myClass {
public:

    auto operator[](size_t i) const {
        // provide some degree of safety
        assert(i < extent_1);
        return safe_array_ref<const int, extent_2>(mat[i]);
    }

    auto operator[](size_t i) {
        // provide some degree of safety
        assert(i < extent_1);
        return safe_array_ref<int, extent_2>(mat[i]);
    }

    int* get_mat() {
        return &mat[0][0];
    }

    const int* get_mat() const {
        return &mat[0][0];
    }

    const int* begin() const {
        return get_mat();
    }

    const int* end() const {
        return get_mat() + total_extent;
    }

    int* begin() {
        return get_mat();
    }

    int* end() {
        return get_mat() + total_extent;
    }

    constexpr size_t size() const {
        return total_extent;
    }


private:
    int mat[3][3];

public:
    constexpr static size_t extent_1 = std::extent<decltype(mat)>::value;
    constexpr static size_t extent_2 = std::extent<std::remove_extent_t<decltype(mat)>>::value;
    constexpr static size_t total_extent = extent_1 * extent_2;
};

int main()
{
    using namespace std;

    myClass m;
    m[0][1] = 6;
    cout << m[0][1] << endl;

    generate(m.begin(),
             m.end(),
             bind(uniform_int_distribution<int>(0,99),
                  default_random_engine(random_device()())));

    // copy the whole matrix to stdout
    copy(m.begin(),
         m.end(),
         ostream_iterator<int>(cout, ", "));
    cout << endl;

    // copy one row/column of the matrix to stdout        
    copy(m[1].begin(),
         m[1].end(),
         ostream_iterator<int>(cout, ", "));
    cout << endl;


    return 0;
}

样本输出：

6
76, 6, 39, 68, 40, 77, 28, 28, 76,
68, 40, 77,

Answer 2

是否可以编写返回指向我的数组的指针的访问器方法？

你可以使用这种丑陋的语法来返回对你内部数组的引用

const int (&myClass::as_array())[3][3] const { return mat; }

可以简化为typedef:

using int3x3 = int [3][3];

const int3x3& myClass::as_array() const { return mat; }

std::array 也是一个不错的选择。

但是为数组的每个成员调用访问器会不会效率低下。

int myClass::get_value(int i, int j) const { return mat[i][j]; } 完全有效，应该由编译器内联。

如果您必须访问数组中的每个 int，几乎所有替代结果都会产生相同的汇编代码。

这个getter的缺陷是你不能使用stl中的大多数算法，尽管它使用迭代器而不是索引。

简单的iterator 的一种简单方法是将数组的维度从[3][3] 更改为[3*3]（并手动进行索引计算）。