在C++中实现Matlab语法

Question

在Matlab中，向矩阵添加元素的语法为：

A = [12 62 93 -8 22; 16 2 87 43 91; -4 17 -72 95 6]
A =
    12    62    93    -8    22
    16     2    87    43    91
    -4    17   -72    95     6

我正在使用C++构建一个用于教育目的的小矩阵库，最好的方法是创建一个数组并使用列表初始化，但这对我的目的不起作用。

我需要知道有多少行和列以便初始化矩阵。

是否有办法在C++中复制此语法。我希望用户能够使用方便的方法创建矩阵，而不是创建矩阵并逐个元素添加值。

关于等号，我可以使用运算符重载处理它，但右边怎么办？如何处理“[]”或“;”？我不需要具体的冒号或大括号。任何其他语法也可以，只要对用户方便即可。

我意识到要求你实现这一点可能太过分了。我只想得到一些启发，或者相关信息的链接。

-谢谢。

- nnrales

---

草图：如果您可以接受动态大小的矩阵，您可以使用逗号运算符进行重载，以按列拼接值/向量/矩阵，并使用管道运算符进行重载，以按行拼接值/向量/矩阵，并使用移动语义来减少副本。请注意，考虑到这一点，您仍然需要自己的类型，否则会发生奇怪的事情......所以您可能仍然需要遵循上述^。或者您可以像Eigen所做的那样... - Rollen

@RollenD'Souza 谢谢。 - nnrales

Answer 1

在《C++程序设计语言（第四版）》的第29章中，Stroutrup实现了一个Matrix类以满足您的要求。需要使用C++11。具体而言，可以通过以下方式进行初始化：

Matrix<int,2> m = {{1,2,3},{4,5,6}};

特别是在§29.4.4中，他定义了Matrix_init，一个嵌套的initializer_list，这正是您要寻找的。 Matrix_init<T，N>只需将Matrix_init<T，N-1>作为其成员类型：

template<typename T, size_t N>
struct Matrix_init {
    using type = initializer_list<typename Matrix_init<T,N-1>::type>;
};

// specialization for N = 1
template<typename T>
struct Matrix_init<T,1> {
    using type = initializer_list<T>;
};

现在，您可以编写以下内容：

Matrix_init<int, 2>::type m{ {1,2}, {3,4} };

或者，通过模板别名，

template<typenameT,size_t N>
using Matrix_initializer = typename Matrix_init<T,N>::type;

Matrix_initializer<int,2> m{ {1,2}, {3,4} };

- Paolo M

Answer 2

我不确定我会推荐它，但一个明显的可能性是：

std::vector<std::vector<int>> A = { 
    { 12 62 93 -8 22 },
    { 16 2 87 43 91  }, 
    { -4 17 -72 95 6 }
};

只要是纯粹的教育性内容，您不太关心浪费一些空间和数据不连续，那么就应该没问题。

- Jerry Coffin