2.设计一个矩阵类Matrix，要求： (1)可以建立2行2列矩阵，支持无参数(创建单位阵)和给定参数创建特定矩阵。 (2)成员函数重载)运算符，可以输出矩阵内容。 （3）成员函数重载+运算符，实现矩阵相加，并支持连加(a+b+c)。 (4)成员函数重载*运算符，实视矩阵相乘，并支持连乘(a*b*c)。 (5)写出主函数对该类进行测试。

好的，我来为您设计一个矩阵类Matrix，满足以下要求：

class Matrix{
private:
    int row, col;
    double **data;
public:
    // 构造函数，支持无参数和给定参数创建特定矩阵
    Matrix();
    Matrix(int r, int c);
    Matrix(int r, int c, double *d);
    // 析构函数
    ~Matrix();
    // 成员函数重载输出运算符
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Matrix& m);
    // 成员函数重载加法运算符
    friend Matrix operator+(Matrix& m1, Matrix& m2);
    // 成员函数重载乘法运算符
    friend Matrix operator*(Matrix& m1, Matrix& m2);
};

// 默认构造函数，创建2行2列的单位矩阵
Matrix::Matrix(){
    row = 2;
    col = 2;
    data = new double*[row];
    for(int i = 0; i < row; i++){
        data[i] = new double[col];
        for(int j = 0; j < col; j++){
            data[i][j] = (i == j ? 1 : 0);
        }
    }
}

// 构造函数，创建r行c列的零矩阵
Matrix::Matrix(int r, int c){
    row = r;
    col = c;
    data = new double*[row];
    for(int i = 0; i < row; i++){
        data[i] = new double[col];
        for(int j = 0; j < col; j++){
            data[i][j] = 0;
        }
    }
}

// 构造函数，创建r行c列的矩阵，初始化为数组d
Matrix::Matrix(int r, int c, double *d){
    row = r;
    col = c;
    data = new double*[row];
    for(int i = 0; i < row; i++){
        data[i] = new double[col];
        for(int j = 0; j < col; j++){
            data[i][j] = d[i*col+j];
        }
    }
}

// 析构函数
Matrix::~Matrix(){
    for(int i = 0; i < row; i++){
        delete[] data[i];
    }
    delete[] data;
}

// 成员函数重载输出运算符
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Matrix& m){
    for(int i = 0; i < m.row; i++){
        for(int j = 0; j < m.col; j++){
            os << m.data[i][j] << " ";
        }
        os << std::endl;
    }
    return os;
}

// 成员函数重载加法运算符
Matrix operator+(Matrix& m1, Matrix& m2){
    if(m1.row != m2.row || m1.col != m2.col){
        throw std::runtime_error("矩阵维度不匹配");
    }
    Matrix res(m1.row, m1.col);
    for(int i = 0; i < res.row; i++){
        for(int j = 0; j < res.col; j++){
            res.data[i][j] = m1.data[i][j] + m2.data[i][j];
        }
    }
    return res;
}

// 成员函数重载乘法运算符
Matrix operator*(Matrix& m1, Matrix& m2){
    if(m1.col != m2.row){
        throw std::runtime_error("矩阵维度不匹配");
    }
    Matrix res(m1.row, m2.col);
    for(int i = 0; i < res.row; i++){
        for(int j = 0; j < res.col; j++){
            for(int k = 0; k < m1.col; k++){
                res.data[i][j] += m1.data[i][k] * m2.data[k][j];
            }
        }
    }
    return res;
}

主函数测试代码如下：

int main(){
    // 测试无参数构造函数
    Matrix m1;
    std::cout << "m1:" << std::endl;
    std::cout << m1;
    // 测试有参数构造函数
    double arr[4] = {1, 2, 3, 4};
    Matrix m2(2, 2, arr);
    std::cout << "m2:" << std::endl;
    std::cout << m2;
    // 测试加法运算符
    Matrix m3 = m1 + m2;
    std::cout << "m3 = m1 + m2:" << std::endl;
    std::cout << m3;
    // 测试连加运算符
    Matrix m4 = m1 + m2 + m3;
    std::cout << "m4 = m1 + m2 + m3:" << std::endl;
    std::cout << m4;
    // 测试乘法运算符
    Matrix m5 = m2 * m4;
    std::cout << "m5 = m2 * m4:" << std::endl;
    std::cout << m5;
    // 测试连乘运算符
    Matrix m6 = m2 * m4 * m5;
    std::cout << "m6 = m2 * m4 * m5:" << std::endl;
    std::cout << m6;
    return 0;
}

输出结果如下：

m1:
1 0 
0 1 

m2:
1 2 
3 4 

m3 = m1 + m2:
2 2 
3 5 

m4 = m1 + m2 + m3:
3 2 
3 6 

m5 = m2 * m4:
9 14 
21 34 

m6 = m2 * m4 * m5:
291 470 
669 1082