Перегрузка операторов для матрицы

@l0lik · Регистрация: 03.01.2019

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Изучая перегрузки операторов столкнулся с такой проблемой:
По заданию нужно перегрузить "+", "-", "*", "=" для матриц. С присваиваниям все получилось, а вот все остальное...

Не судите строго

Matrix.h

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
#pragma once
#include <iostream>
 
class Matrix
{
    int m_n, m_m;       // Размер матрицы
    int** m_mat;        // Указатель для матрицы
 
    void memoryAllocation(int n);
    void memoryAllocation(int n, int m);
    void deleteMatrix();
public:
 
    Matrix();
    Matrix(int n, int m, int x);
    Matrix(int n, int x);
    ~Matrix();
 
    Matrix operator+(const Matrix& M);
    Matrix operator-(Matrix& M);
    Matrix& operator=(const Matrix&);
    Matrix operator*(Matrix& M);
 
    friend Matrix operator*(int x, Matrix& M);
    friend Matrix operator*(Matrix& M, int x);
 
};

Matrix.cpp

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
void Matrix::deleteMatrix()    //Удаляет текущую матрицу
{
    for (int i = 0; i < m_n; i++)
        delete[]m_mat[i];
    delete[]m_mat;
}
 
void Matrix::memoryAllocation(int n)   // Выделяет память для матрицы
{
    memoryAllocation(n, n);
}
 
void Matrix::memoryAllocation(int n, int m)  // С двумя параметрами
{
    if (n < 2 || m < 2)
        cout << "Кол-во строк и столбцов не может быть меньше : 2!!!" << endl;
    else
    {
        m_n = n;
        m_m = m;
        m_mat = new int* [m_n];
        for (int i = 0; i < m_n; i++)
            m_mat[i] = new int[m_m];
        for (int i = 0; i < m_n; i++)
            for (int j = 0; j < m_m; j++)
                m_mat[i][j] = 0;
    }
 
}
 
Matrix& Matrix::operator=(const Matrix& M)    // Равно
{
    cout << "=" << endl;
    if (M.m_n != m_n || M.m_m != m_m)
    {
        deleteMatrix();
        memoryAllocation(M.m_n, M.m_m);
    }
    for (int i = 0; i < m_n; i++)
        for (int j = 0; j < m_m; j++)
            m_mat[i][j] = M.m_mat[i][j];
    return *this;
}
 
Matrix Matrix::operator+(const Matrix& M)   // Плюс
{
    Matrix buffer(M.m_n, M.m_m);
 
    if (M.m_n == m_n && M.m_m == m_m)
    {
        buffer.deleteMatrix();
        buffer.memoryAllocation(m_n, m_m);
        for (int i = 0; i < m_n; i++)
            for (int j = 0; j < m_m; j++)
                buffer.m_mat[i][j] = m_mat[i][j] + M.m_mat[i][j];
    }
    else
        cout << "Кол-во столбцов и строк должно быть одинаковым!!!" << endl;
    return buffer;
}
 
Matrix Matrix::operator-(Matrix& M)    // Минус
{
    Matrix buffer(M.m_n, M.m_m);
    if (M.m_n == m_n && M.m_m == m_m)
    {
        for (int i = 0; i < m_n; i++)
            for (int j = 0; j < m_m; j++)
                m_mat[i][j] -= M.m_mat[i][j];
    }
    else
        cout << "Кол-во столбцов и строк должно быть одинаковым!!!" << endl;
    return buffer;
}
 
Matrix Matrix::operator*(Matrix& M)   // Умножение двух матриц
{
    Matrix buffer(m_n, M.m_m);  // перемножение двух разных по размеру матриц: n = первая матрица, m = вторая матрица
    
    for (int i = 0; i < buffer.m_n; i++)
        for (int j = 0; j < m_m; j++)
        {
            for (int index = 0; index < buffer.m_n; index++)
                buffer.m_mat[i][j] += m_mat[i][index] * M.m_mat[index][j];
        }
    return buffer;
}
 
Matrix operator*(int x, Matrix& M)   // Умножение числа на матрицу
{
    Matrix buffer(M.m_n, M.m_m);
    for (int i = 0; i < M.m_n; i++)
        for (int j = 0; j < M.m_m; j++)
            buffer = M.m_mat[i][j] * x;
    return buffer;
}
 
Matrix operator*(Matrix& M, int x)  // Умножение числа на матрицу
{
    Matrix buffer(M.m_n, M.m_m);
    for (int i = 0; i < M.m_n; i++)
        for (int j = 0; j < M.m_m; j++)
            buffer = M.m_mat[i][j] * x;
    return buffer;
}

@assemberist · 06.11.2019, 11:21

В яндексе не пробовал искать?
https://metanit.com/cpp/tutorial/5.14.php
https://www.bestprog.net/ru/20... rs-ru/#q07
Или на форуме?
https://www.cyberforum.ru/sear... d=16280504

@l0lik · 06.11.2019, 17:13 **[ТС]**

Пробовал, но нигде не было примера с матрицами или что-то подобное

@vlisp · 06.11.2019, 17:20

Сообщение от l0lik

void Matrix::deleteMatrix() //Удаляет текущую матрицу
{
for (int i = 0; i < m_n; i++)
delete[]m_mat[i];
delete[]m_mat;
}

за такое надо бить по сусалам... для кого деструктор придумали?

@l0lik · 06.11.2019, 21:50 **[ТС]**

Но деструктор удаляет все поля или я чего-то не знаю?

@vlisp · 06.11.2019, 23:31

нельзя удалять содержимое матрицы вне деструктора. это ведет к ошибкам
то же самое касается memoryAllocation(int n, int m)
нельзя создавать контент вне конструктора. эти два метода должны делать противоположное - создавать и уничтожать.

Сообщение от l0lik

Matrix Matrix::operator-(Matrix& M) // Минус
{
Matrix buffer(M.m_n, M.m_m);
if (M.m_n == m_n && M.m_m == m_m)
{
for (int i = 0; i < m_n; i++)
for (int j = 0; j < m_m; j++)
m_mat[i][j] -= M.m_mat[i][j];
}
else
cout << "Кол-во столбцов и строк должно быть одинаковым!!!" << endl;
return buffer;
}

зачем ты здесь пишешь в консоль? это жизненно необходимо? что если на входе будут не квадратные матрицы? что вернет метод? и где будет использован этот результат??? за такое нужно бить по рукам линейкой

@l0lik · 07.11.2019, 17:50 **[ТС]**

Я сделал проверку для того, чтобы узнать одинаковый ли размер у матриц. Отнимать матрицы разных размеров нельзя. Согласен, метод ничего не вернет, если они разные.
Если нельзя создавать и удалять вне конструктора, как менять размер матрицы?

@vlisp · 07.11.2019, 18:05

Сообщение от l0lik

метод ничего не вернет,

с чего бы это??? он вернет матрицу заполненную нулями, в лучшем случае.
правильное поведение - кинуть исключение. знаешь как разбиваются самолеты? вот из-за таких ошибок
а что если тебе надо перемножить миллион таких матриц? каждый раз будешь проверять и писать в консоль?

@l0lik · 07.11.2019, 18:33 **[ТС]**

Это обычное задание, которое дают в колледже. Мне не нужно обрабатывать такой объем информации

@assemberist · 07.11.2019, 18:59

Сообщение от vlisp

нельзя удалять содержимое матрицы вне деструктора. это ведет к ошибкам
то же самое касается memoryAllocation(int n, int m)
нельзя создавать контент вне конструктора.

Не по теме:

Компилятор не запрещает, значит можно)

Если у вас размерность матрицы меняется динамически, то придется управлять памятью вручную.
Можно, конечно каждый раз создавать новую, инициализировать, а старую удалять, но времени и памяти это займет больше.

Сообщение от l0lik

Matrix(int n, int x);

А где этот конструктор?

Сообщение от l0lik

Согласен, метод ничего не вернет, если они разные.

Ничего не возвращает void. А в вашем случае buffer возвращается в независимости от того, выполнилось условие или нет.

Сообщение от l0lik

Если нельзя создавать и удалять вне конструктора, как менять размер матрицы?

Как я писал сверху, можно. Только это внесет много гемора в вашу работу.

@l0lik · 07.11.2019, 19:25 **[ТС]**

Вот все конструкторы и деструктор

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Matrix::Matrix()
{
    m_n = 2;
    m_m = 2;
    memoryAllocation(m_n, m_m);
    cout << "Matrix(): " << this << endl;
}
 
Matrix::Matrix(int n, int m, int x)
{
    memoryAllocation(n, m);
    for (int i = 0; i < n; i++)
        for (int j = 0; j < m; j++)
            m_mat[i][j] = x;
}
 
Matrix::Matrix(int n, int x = 0)
{
    memoryAllocation(n);
    for (int i = 0; i < n; i++)
        for (int j = 0; j < n; j++)
            m_mat[i][j] = x;
}
 
Matrix::~Matrix()
{
    for (int i = 0; i < m_n; i++)
        delete[]m_mat[i];
    delete[]m_mat;
    cout << "~Matrix(): " << this << endl;
}

Добавлено через 4 минуты
Дело в том, что перегрузка = работает (в конструкторе и деструкторе есть вывод, который указывает на их вызов)
Но если вызвать +, -, * все летит к чертям.
До этого я возвращал ссылку из методов, как я понял, это было не правильно, так как все переменные удаляются после завершения функции. Попробовал вернуть объект - та же проблема...

@assemberist · 07.11.2019, 21:56

Операторы не работают из-за двойного выделения памяти.
Давайте рассмотрим что происходит у вас в коде...

C++
1
2
3
4
5
6
Matrix Matrix::operator-(Matrix& M)    // Минус
{
    Matrix buffer(M.m_n, M.m_m);
    ...
    return buffer;
}

1) В операторе- создается матрица buffer
2) Выполняются все необходимые операции над ней.
3) Вызывается конструктор копирования (который у вас не определен) для возвращаемого значения. Из-за чего на стеке оказывается неправильная копия матрицы buffer
4) Вызывается деструктор для buffer
5) Выход из функции
6) Вызов деструктора для копии, которая передана через стек.

Лечится созданием конструктора копирования

Matrix.cpp

C++
1
2
3
4
5
6
Matrix::Matrix(const Matrix& M){
    memoryAllocation(M.m_n, M.m_m);
        for (int i = 0; i < m_n; i++)
            for (int j = 0; j < m_m; j++)
                m_mat[i][j] = M.m_mat[i][j];
}

Matrix.h

C++
1
2
3
4
5
6
class Matrix
{
    ...
    Matrix(const Matrix& M);
    ...
}

Правило большой тройки. На эту тему писали на хабре.
https://habr.com/ru/post/61132/
https://habr.com/ru/post/31346/

Добавлено через 45 секунд

Сообщение от assemberist

У вас баг. В конструкторе Matrix::Matrix(int n, int x = 0) создается квадратная матрица, инициализированная числом x. А в перегруженных операторах, как я понял, нужно создавать именно матрицу размером n*m. Из-за этого при попытке присвоить результат вылезет ошибка аллокации.

Верно только для оператора-. В остальных память освобождается и выделяется заново.
А вцелом операторы не работают из-за двойного выделения памяти.
Давайте рассмотрим что происходит у вас в коде...

C++
1
2
3
4
5
6
Matrix Matrix::operator-(Matrix& M)    // Минус
{
    Matrix buffer(M.m_n, M.m_m);
    ...
    return buffer;
}

1) В операторе- создается матрица buffer
2) Выполняются все необходимые операции над ней.
3) Вызывается конструктор копирования (который у вас не определен) для возвращаемого значения. Из-за чего на стеке оказывается неправильная копия матрицы buffer
4) Вызывается деструктор для buffer
5) Выход из функции
6) Вызов деструктора для копии, которая передана через стек.

Лечится созданием конструктора копирования

Matrix.cpp

C++
1
2
3
4
5
6
Matrix::Matrix(const Matrix& M){
    memoryAllocation(M.m_n, M.m_m);
        for (int i = 0; i < m_n; i++)
            for (int j = 0; j < m_m; j++)
                m_mat[i][j] = M.m_mat[i][j];
}

Matrix.h

C++
1
2
3
4
5
6
class Matrix
{
    ...
    Matrix(const Matrix& M);
    ...
}

Правило большой тройки. На эту тему писали на хабре.
https://habr.com/ru/post/61132/
https://habr.com/ru/post/31346/

@l0lik · 07.11.2019, 21:56 **[ТС]**

main.cpp

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
#include <iostream>
#include <Windows.h>
#include "Matrix.h"
 
int main()
{
    SetConsoleOutputCP(1251);
    Matrix a(3, 3, 5);  //Создается матрица 3 на 3 и заполняется 5
    Matrix b(3, 3, 2);  //Создается матрица 3 на 3 и заполняется 2
    Matrix c(3, 3, 1);  //Создается матрица 3 на 3 и заполняется 1
 
    //a.randomMatrix();
    
    std::cout << "Matrix a:" << std::endl;  // Вывод матрицы а
    a.printMatrix();                        // 
 
    std::cout << "Matrix b:" << std::endl;  // Вывод матрицы b
    b.printMatrix();                        //
 
    c = a * b;
 
    std::cout << "Matrix c:" << std::endl;  // Вывод матрицы c
    c.printMatrix();                        //
 
    return 0;
}

Для наглядности, я добавил в конструкторы строку, которая выводит ссылку создающегося объекта

Консоль:
Matrix(): 010FF830
Matrix(): 010FF81C
Matrix(): 010FF808
Matrix a:
5 5 5
5 5 5
5 5 5
Matrix b:
2 2 2
2 2 2
2 2 2
Matrix(): 010FF6DC
~Matrix(): 010FF6DC
=

A:\путь (процесс 13760) завершает работу с кодом -1073741819...

Знак "=" указывает на вызов перегрузки.

@assemberist · 07.11.2019, 22:03

А вцелом операторы не работают из-за двойного выделения памяти.
Давайте рассмотрим что происходит у вас в коде...

C++
1
2
3
4
5
6
Matrix Matrix::operator-(Matrix& M)    // Минус
{
    Matrix buffer(M.m_n, M.m_m);
    ...
    return buffer;
}

1) В операторе- создается матрица buffer
2) Выполняются все необходимые операции над ней.
3) Вызывается конструктор копирования (который у вас не определен) для возвращаемого значения. Из-за чего на стеке оказывается неправильная копия матрицы buffer
4) Вызывается деструктор для buffer
5) Выход из функции
6) Вызов деструктора для копии, которая передана через стек.

Лечится созданием конструктора копирования

Matrix.cpp

C++
1
2
3
4
5
6
Matrix::Matrix(const Matrix& M){
    memoryAllocation(M.m_n, M.m_m);
        for (int i = 0; i < m_n; i++)
            for (int j = 0; j < m_m; j++)
                m_mat[i][j] = M.m_mat[i][j];
}

Matrix.h

C++
1
2
3
4
5
6
class Matrix
{
    ...
    Matrix(const Matrix& M);
    ...
}

Правило большой тройки. На эту тему писали на хабре.
https://habr.com/ru/post/61132/
https://habr.com/ru/post/31346/

@l0lik · 07.11.2019, 22:18 **[ТС]**

Спасибо, все заработало, программа не ломается.
Вопрос, конструктор копирования вызывается неявно перед концом метода?

Добавлено через 11 минут
assemberist помог в решении проблемы, тема закрыта

@assemberist · 07.11.2019, 22:21

Он вызывается всегда когда новый объект строится на основе другого.
Например так

C++
1
2
3
4
int main(){
        Matrix m();
        Matrix n(m);
}

В вашем случае неявно

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
Символьное дифференцирование igorrr37 13.02.2026 / * Программа принимает математическое выражение в виде строки и выдаёт его производную в виде строки и вычисляет значение производной при заданном х Логарифм записывается как: (x-2)log(x^2+2) -. . .	Камера Toupcam IUA500KMA Eddy_Em 12.02.2026 Т. к. у всяких "хикроботов" слишком уж мелкий пиксель, для подсмотра в ESPriF они вообще плохо годятся: уже 14 величину можно рассмотреть еле-еле лишь на экспозициях под 3 секунды (а то и больше),. . .	И ясному Солнцу zbw 12.02.2026 И ясному Солнцу, и светлой Луне. В мире покоя нет и люди не могут жить в тишине. А жить им немного лет.	«Знание-Сила» zbw 12.02.2026 «Знание-Сила» «Время-Деньги» «Деньги -Пуля»
SDL3 для Web (WebAssembly): Подключение Box2D v3, физика и отрисовка коллайдеров 8Observer8 12.02.2026 Содержание блога Box2D - это библиотека для 2D физики для анимаций и игр. С её помощью можно определять были ли коллизии между конкретными объектами и вызывать обработчики событий столкновения. . . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Загрузка PNG с прозрачным фоном с помощью SDL_LoadPNG (без SDL3_image) 8Observer8 11.02.2026 Содержание блога Библиотека SDL3 содержит встроенные инструменты для базовой работы с изображениями - без использования библиотеки SDL3_image. Пошагово создадим проект для загрузки изображения. . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Загрузка PNG с прозрачным фоном с помощью SDL3_image 8Observer8 10.02.2026 Содержание блога Библиотека SDL3_image содержит инструменты для расширенной работы с изображениями. Пошагово создадим проект для загрузки изображения формата PNG с альфа-каналом (с прозрачным. . .	Установка Qt-версии Lazarus IDE в Debian Trixie Xfce volvo 10.02.2026 В общем, достали меня глюки IDE Лазаруса, собранной с использованием набора виджетов Gtk2 (конкретно: если набирать текст в редакторе и вызвать подсказку через Ctrl+Space, то после закрытия окошка. . .

@assemberist 913 / 339 / 135 Регистрация: 18.07.2017 Сообщений: 1,485
	06.11.2019, 11:21
	В яндексе не пробовал искать? https://metanit.com/cpp/tutorial/5.14.php https://www.bestprog.net/ru/20... rs-ru/#q07 Или на форуме? https://www.cyberforum.ru/sear... d=16280504 0

@l0lik 1 / 1 / 0 Регистрация: 03.01.2019 Сообщений: 11
	06.11.2019, 17:13 [ТС]
	Пробовал, но нигде не было примера с матрицами или что-то подобное 0

@l0lik 1 / 1 / 0 Регистрация: 03.01.2019 Сообщений: 11
	06.11.2019, 21:50 [ТС]
	Но деструктор удаляет все поля или я чего-то не знаю? 0

@l0lik 1 / 1 / 0 Регистрация: 03.01.2019 Сообщений: 11
	07.11.2019, 17:50 [ТС]
	Я сделал проверку для того, чтобы узнать одинаковый ли размер у матриц. Отнимать матрицы разных размеров нельзя. Согласен, метод ничего не вернет, если они разные. Если нельзя создавать и удалять вне конструктора, как менять размер матрицы? 0

@l0lik 1 / 1 / 0 Регистрация: 03.01.2019 Сообщений: 11
	07.11.2019, 18:33 [ТС]
	Это обычное задание, которое дают в колледже. Мне не нужно обрабатывать такой объем информации 0

@l0lik 1 / 1 / 0 Регистрация: 03.01.2019 Сообщений: 11
	07.11.2019, 22:18 [ТС]
	Спасибо, все заработало, программа не ломается. Вопрос, конструктор копирования вызывается неявно перед концом метода? Добавлено через 11 минут assemberist помог в решении проблемы, тема закрыта 1

Перегрузка операторов для матрицы

Решение