模板元程式設計在立體幾何中的妙用

模板元程式設計在立體幾何中的妙用

為了更好地理解三維遊戲程式設計，我開始研究了立體幾何，注意，是立體解析幾何，裡面涉及到了很多元組、向量和矩陣的知識。雖然還有一些不懂，可是這喚醒了我在高等數學中學到的知識，我想以後還是有很大的用處的。

當然，數學是工具，是為我們程式設計服務的。但是出於對效能和簡潔性的敏感，在構建數學庫的過程中我千方百計減少我們的**量。在我所學的封裝、繼承和多型以及模板中進行選擇，最後我嘗試了一下模板。

我學習了一下模板，發現這是乙個非常好的特性。使用模板偏特化的技術，可以讓編譯器在編譯器為我們做一些事情。我們先了解一下，這是在中salomon

的一篇介紹模板元程式設計中的例子，沒錯，就是求菲波那鍥數列的和。

// 

主模板template
<
intn>
struct
fib;
};// 
完全特化版
template
<>
struct
fib<
1>;};
// 完全特化版
template
<>
struct
fib<
0>;};
intmain()

從這裡可以看出，主模板帶的引數是乙個整型的數，而不是typename

，得益於這一點，c++

才有模板元程式設計，而其它高階語言只有泛型程式設計。

這裡我有乙個需求。在3d

遊戲程式設計中，常常需要二維、三維、四維的向量，以便各種各樣的數**算。比方說需要求出兩個向量確定平面的法向量，這一點在微軟d3d

中的d3dx9math.h

中有很多體現，此外還需要適配基本的格式，像opengl

一樣，既提供float

型的也提供double

型的。怎麼實現呢？的確，用模板很好實現：

#ifndef

math3d_h
#define
math3d_h
// 以下**需要高階版本
c++編譯器支援
template
<
typenamet,
intn>
union
tuple
;// 
特化template
<
typename
t>
union
tuple
2>
tuple(t
_1,t_2)
void
set(
t_1,t_2
)operatort*(
void
)// 
過載型別轉換函式
tuple
operator
+(const
tuple
&obj
)const
// 過載減號
tuple
operator
-(const
tuple
&obj
)const
// 過載減號
tuple
&operator
+=(const
tuple
&obj
)//-------------------------------------tm
[2];struct
;struct;};
template
<
typename
t>
union
tuple
3>
tuple(t
_1,t
_2,t_3)
void
set(
t_1,
t_2,t_3
)operatort*(
void
)// 
過載型別轉換函式
tuple
operator
+(const
tuple
&obj
)const
// 過載減號
tuple
operator
-(const
tuple
&obj
)const
// 過載減號
tuple
operator
*(constt&
obj)
const
// 過載減號
tuple
operator
-(void
)tuple
&operator
+=(const
tuple
&obj
)//-------------------------------------tm
[3];struct
;struct;};
template
<
typename
t>
union
tuple
4>
tuple(t
_1,t
_2,t
_3,t_4)
void
set(
t_1,
t_2,
t_3,t_4
)operatort*(
void
)// 
過載型別轉換函式
tuple
operator
+(const
tuple
&obj
)const
// 過載減號
tuple
operator
-(const
tuple
&obj
)const
// 過載減號
tuple
&operator
+=(const
tuple
&obj
)//-------------------------------------tm
[4];struct
;struct;};
// 定義資料型別
typedef
tuple
<
float,2
>
vector2f
,point2f
,size2f
;typedef
tuple
<
float,3
>
vector3f
,color3f
,point3f
;typedef
tuple
<
float,4
>
vector4f
,color4f
;

這裡用tuple

表示乙個通用的類模板，第乙個引數表示型別，如float

、double

等，第二個引數表示成員的個數。我們通過特化2

、3、4

個成員個數的類模板來分別定義這些行為。最後定義了vector2f

等一些常見的型別。你們看，是不是比較好地達到了要求？

此外，這裡使用到了union

聯合體的相關用法，在下一次我將向大家介紹union

的妙用。

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