一个三维点类Gpoint3的实现

1 类设计

• 基本功能

　　（1）默认构造时，自动初始化为（0，0，0）；

　　（2）支持点之间的加、减运算；

　　（3）支持点与常量数据的加、减、乘除运算；

　　（4）支持点之间的相等或不能判断

　　（5）如果把点类看作一个向量，应该支持向量的点乘、求模操作；

• 成员变量是采用private还是public属性

　　这是一个操作非常频繁的类，如果成员变量采用隐藏起来的方式，采用x()取值、采用setX()设置值，用起来很是不爽。

　　示例1：point.x = point1.x + point2.x;  (简单易懂)

　　示例2:  point.setX(point1.x() + point2.x()); （大量点运算时，很不爽）

• 采用普通类还是模版类

　　点类计算主要是一些基础数据类型运算，主要是int、double、float；

　　如果采用普通类的话，最好定义默认的数据类型为double，所有的点运算都按照双精度浮点型计算，这基本上满足了很大部分的计算需求；

　　尽管如此，本文还是采用模版类以满足通用性；

2 模版类定义

　　非模版类和类成员函数的声明在h文件中，实现在cpp文件中；但是模版类的声明和实现都在cpp中。

• 友元函数声明问题点：

　　重载符号operator- 时，声明前缺少template <typename T>; 调用point = point1 - value时出现无法解析的外部符号；

　　

　　

• 重载ostream问题

　　出现非法使用显示模版参数的错误，正确定义为operator<< <>,不需要尖括号中的T

　　

　　

• 定义别名，增强编程的可阅读性

typedef Gpoint3<int>       Gpoint3i;
typedef Gpoint3<float>     Gpoint3f;
typedef Gpoint3<double>    Gpoint3d;

3 Gpoint3模板类实现

 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 // Copyright (C) 2017, DuanBeiChen, all rights reserved.
 //
 // Author    : DuanBeiChen
 // Create    : 2017-12-10 09:21
 // Mail        : duanchristian2015@gmail.com
 // Version    : 1.0
 //
 //
 // Description    : 一个基本的三维点类
 //                  （1）默认构造时，自动初始化为（0，0，0）;
 //                  （2）支持点之间的加、减运算, point3 = point1 + point2;
 //                  （3）支持点与常量数据的加、减、乘除运算, point2 = point1 + x;
 //                  （4）支持点之间的相等或不能判断;
 //                  （5）如果把点类看作一个向量，应该支持向量的点乘、求模操作;
 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 #pragma once

 #ifndef _G_POINT3_H_
 #define _G_POINT3_H_

 #include <iostream>
 namespace DB
 {

     template <typename T>  class Gpoint3
     {
     public:
         //default constructor
         Gpoint3();

         //copy constructor
         Gpoint3(const Gpoint3 &point1);
         Gpoint3<T>& operator = (const Gpoint3<T> &point1);

         //constructor
         Gpoint3(T m_x,T m_y,T m_z);

         ~Gpoint3();

         /* 重载运算符 */
         void operator += (const Gpoint3 &point1);
         void operator -= (const Gpoint3 &point1);
         void operator += (const T value);
         void operator -= (const T value);
         void operator *= (const T value);
         void operator /= (const T value);

         bool operator == (const Gpoint3 &point1);
         bool operator != (const Gpoint3 &point1);

         /* 重载操作流 ,可以删除声明 */
         template <typename T>
         friend std::ostream& operator<< <> (std::ostream &out, const Gpoint3<T> &point1);

         /* 友元函数 ,这部分声明可以删除 */
         template <typename T>
         friend Gpoint3<T> operator+ (const Gpoint3<T> &point1,const Gpoint3<T> &point2);
         template <typename T>
         friend Gpoint3<T> operator- (const Gpoint3<T> &point1,const Gpoint3<T> &point2);
         template <typename T>
         friend Gpoint3<T> operator+ (const T value             ,const Gpoint3<T> &point2);
         template <typename T>
         friend Gpoint3<T> operator- (const T value             ,const Gpoint3<T> &point2);
         template <typename T>
         friend Gpoint3<T> operator* (const T value             ,const Gpoint3<T> &point2);
         template <typename T>
         friend Gpoint3<T> operator+ (const Gpoint3<T> &point1,const T value);
         template <typename T>
         friend Gpoint3<T> operator- (const Gpoint3<T> &point1,const T value);
         template <typename T>
         friend Gpoint3<T> operator* (const Gpoint3<T> &point1,const T value);

     public:
         T x;
         T y;
         T z;

     };

     /************************************************************************/
     /*  构造函数和析构函数
     /************************************************************************/
     template <typename T>
     DB::Gpoint3<T>::Gpoint3(): x() ,y() ,z() { }

     template <typename T>
     inline DB::Gpoint3<T>::Gpoint3(const Gpoint3 &point1) : x(point1.x) , y(point1.y) ,z(point1.z){ }

     template <typename T>
     inline DB::Gpoint3<T>::Gpoint3( T m_x,T m_y,T m_z ): x(m_x), y(m_y), z(m_z){ }

     template <typename T>
     inline Gpoint3<T>& DB::Gpoint3<T>::operator=( const Gpoint3<T> &point1 )
     {
         x = point1.x;
         y = point1.y;
         z = point1.z;

         return *this;
     }

     template <typename T>
     DB::Gpoint3<T>::~Gpoint3()
     {
         x = ;
         y = ;
         z = ;
     }

     /************************************************************************/
     /* 重载运算符
     /************************************************************************/
     template <typename T>
     inline void DB::Gpoint3<T>::operator+=( const Gpoint3 &point1 )
     {
         x += point1.x;
         y += point1.y;
         z += point1.z;
     }

     template <typename T>
     inline void DB::Gpoint3<T>::operator-=( const Gpoint3 &point1 )
     {
         x -= point1.x;
         y -= point1.y;
         z -= point1.z;
     }

     template <typename T>
     inline void DB::Gpoint3<T>::operator+=(const T value)
     {
         x += value;
         y += value;
         z += value;
     }

     template <typename T>
     inline void DB::Gpoint3<T>::operator-=(const T value)
     {
         x -= value;
         y -= value;
         z -= value;
     }

     template < typename T>
     inline void DB::Gpoint3<T>::operator*= ( const T value)
     {
         x *= value;
         y *= value;
         z *= value;
     }

     template < typename T>
     inline void DB::Gpoint3<T>::operator/= ( const T value)
     {
         if(abs(value) > 1e-)
         {
             x /= value;
             y /= value;
             z /= value;
         }
     }

     template <typename T>
     inline bool DB::Gpoint3<T>::operator== (const Gpoint3 &point1)
     {
         return (x == point1.x && y == point1.y && z == point1.z);
     }

     template <typename T>
     inline bool DB::Gpoint3<T>::operator!= (const Gpoint3 &point1)
     {
         return !(x == point1.x && y == point1.y && z == point1.z);
     }

     /************************************************************************/
     /* Gpoint3 : non - member function
     /************************************************************************/
     template <typename T>
     inline Gpoint3<T> operator+ (const Gpoint3<T> &point1, const Gpoint3<T> &point2)
     {
         Gpoint3<T> tempPoint;
         tempPoint.x = point1.x + point2.x;
         tempPoint.y = point1.y + point2.y;
         tempPoint.z = point1.z + point2.z;

         return tempPoint;
     }

     template <typename T>
     inline Gpoint3<T> operator- (const Gpoint3<T> &point1, const Gpoint3<T> &point2)
     {
         Gpoint3<T> tempPoint;
         tempPoint.x = point1.x - point2.x;
         tempPoint.y = point1.y - point2.y;
         tempPoint.z = point1.z - point2.z;

         return tempPoint;
     }

     template <typename T>
     inline Gpoint3<T> operator+ (const Gpoint3<T> &point1 , const T value)
     {
         Gpoint3<T> tempPoint;
         tempPoint.x = point1.x + value;
         tempPoint.y = point1.y + value;
         tempPoint.z = point1.z + value;

         return tempPoint;
     }

     template <typename T>
     inline Gpoint3<T> operator- (const Gpoint3<T> &point1 , const T value)
     {
         Gpoint3<T> tempPoint;
         tempPoint.x = point1.x - value;
         tempPoint.y = point1.y - value;
         tempPoint.z = point1.z - value;

         return tempPoint;
     }

     template <typename T>
     inline Gpoint3<T> operator* (const Gpoint3<T> &point1 , const T value)
     {
         Gpoint3<T> tempPoint;
         tempPoint.x = point1.x * value;
         tempPoint.y = point1.y * value;
         tempPoint.z = point1.z * value;

         return tempPoint;
     }

     template <typename T>
     inline Gpoint3<T> operator/ (const Gpoint3<T> &point1 , const T value)
     {
         Gpoint3<T> tempPoint;

         if(abs(value) > 1e-)
         {
             tempPoint.x = point1.x / value;
             tempPoint.y = point1.y / value;
             tempPoint.z = point1.z / value;
         }

         return tempPoint;
     }

     template <typename T>
     inline Gpoint3<T> operator+ (const T value, const Gpoint3<T> &point2)
     {
         return (point2 + value);
     }

     template <typename T>
     inline Gpoint3<T> operator- (const T value, const Gpoint3<T> &point2)
     {
         Gpoint3<T> tempPoint;
         tempPoint.x = value - point2.x;
         tempPoint.y = value - point2.y;
         tempPoint.z = value - point2.z;

         return tempPoint;

     }

     template <typename T>
     inline Gpoint3<T> operator* (const T value, const Gpoint3<T> &point2)
     {
         return (point2 * value);
     }

     /************************************************************************/
     /* 文件流
     /************************************************************************/
     template <typename T>
     std::ostream& operator<< <>(std::ostream &out,const Gpoint3<T> &point1)
     {
         out << point1.x << " " << point1.y << " " << point1.z;
         return out;
     }

     typedef Gpoint3<int>     Gpoint3i;
     typedef Gpoint3<float>     Gpoint3f;
     typedef Gpoint3<double>     Gpoint3d;

 }

 #endif

4 模版类测试

 #include "Gpoint3.h"

 int main()
 {

     DB::Gpoint3<int> point1;
     std::cout << " point1 is " << point1 << std::endl;

     DB::Gpoint3<float> point2(1.0,2.0,3.0);
     DB::Gpoint3<float> point3(2.2,3.5,4.1);
     point3 += point2;
     std::cout  << " point2 is " << point2 << std::endl;
     std::cout  <<  " point3 is " << point3 << std::endl;

     point3 *= ;
     std::cout  <<  " point3 is " << point3 << std::endl;

     DB::Gpoint3<float> point4(10.0,10.0,10.0);
     point4 /= 1e-;
     std::cout  <<  " point4 is " << point4 << std::endl;

     DB::Gpoint3<double> point5(1.2,1.2,);
     DB::Gpoint3<double> point6 =  (double) + point5 - (double);

     point5 = point6;

     if(point5 == point6)
     {
         std::cout  <<  " point5 is equal to point6 " << std::endl;
         std::cout << point6 << std::endl;
     }
     else
     {
         std::cout  <<  " point5 is  not equal to point6 " << std::endl;
     }

 ｝