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C++ 实现向量类

2023-07-09 12:37:00 深夜i -- --

C++ 向量类实现

C++是一种高级编程语言，它在各个领域都有广泛的应用。在计算机图形学中，常用的一个基本类就是向量类，它可以简单地理解为一组表示空间中点的坐标值。接下来，我们将介绍如何使用C++实现一个向量类。

1. 建立类

首先，我们要建立一个向量类。在C++中，类的定义通常放在头文件中。我们可以使用如下代码来定义一个向量类：


class Vector {
public:
  float x, y, z;
  Vector();
  Vector(float x, float y, float z);
  Vector(const Vector& v);
  ~Vector();
  // 向量相关的运算
  Vector operator +(const Vector& v) const;
  Vector operator -(const Vector& v) const;
  Vector& operator +=(const Vector& v);
  Vector& operator -=(const Vector& v);
  Vector operator -() const;
  Vector operator *(float s) const;
  Vector operator /(float s) const;
  Vector& operator *=(float s);
  Vector& operator /=(float s);
  friend Vector operator *(float s, const Vector& v);
  float operator [](unsigned int idx) const;
  // 向量的计算
  float Dot(const Vector& v) const;
  Vector Cross(const Vector& v) const;
  float Magnitude() const;
  float MagnitudeSqr() const;
  void Normalize();
};

2. 函数实现

接下来，我们需要实现这些函数的功能。以构造函数为例，可以使用以下代码实现：


Vector::Vector() : x(0.0f), y(0.0f), z(0.0f) {}
Vector::Vector(float x, float y, float z) : x(x), y(y), z(z) {}
Vector::Vector(const Vector& v) : x(v.x), y(v.y), z(v.z) {}
Vector::~Vector() {}

3. 运算符重载

我们还需要对运算符进行重载，来实现向量的运算。以加法运算符为例，可以使用以下代码实现：


Vector Vector::operator +(const Vector& v) const {
  return Vector(x + v.x, y + v.y, z + v.z);
}
Vector& Vector::operator +=(const Vector& v) {
  x += v.x;
  y += v.y;
  z += v.z;
  return *this;
}
Vector operator *(float s, const Vector& v) {
  return Vector(s * v.x, s * v.y, s * v.z);
}

4. 向量的计算

最后，我们需要实现向量的计算，例如向量的点积、叉积、模长等等。以向量点积为例，可以使用以下代码实现：


float Vector::Dot(const Vector& v) const {
  return x * v.x + y * v.y + z * v.z;
}

这样，我们就完成了向量类的实现，在计算机图形学中可以方便地使用向量来表示空间点的坐标，从而完成复杂计算。

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