当对象较大时返回指针或值

Question

假设我们创建一个Matrix<n, m>类，该类将nxm个整数存储在成员变量std::array<std::array<int, m>, n> inner;中。现在有两种添加方法：

[方法1）按值返回（可以使用constexpr）

template<int n, int m> class Matrix {
    ...
    constexpr Matrix add(const Matrix& that) const {
        matrix ret;
        for (int y = 0; y < n; y++)
            for (int x = 0; x < m; x++)
                ret.inner[y][x] = this->inner[y][x] + that.inner[y][x];
        return ret;
    }
    ...
}

方法2）返回指针（不可能constexpr）

template<int n, int m> class Matrix {
    ...
    Matrix *add(const Matrix& that) const {
        Matrix *ret = new Matrix();
        for (int y = 0; y < n; y++)
            for (int x = 0; x < m; x++)
                ret->inner[y][x] = this->inner[y][x] + that.inner[y][x];
        return ret;
    }
    ...
}

我的程序需要对1000x1000矩阵（图像）进行算术运算，因此使用方法1我立即得到了stackoverflow。我的程序还适用于需要在编译时计算的较小4x4矩阵（量子计算中的密度矩阵），因此在这些constexpr初始化中使用方法2是不可能的。

问题：每个返回Matrix的方法都需要制作两个版本吗？ （一个返回Matrix，另一个返回Matrix*）这将是很多重复的代码。这个问题有多普遍？是否有使用堆的替代方法，以便从constexpr也可以使用方法2？

This answer提到移动语义已经将偏好稍微转移到了[[方法1。但是结果导致堆栈溢出呢？

Answer 1

我的主张：

template<size_t n, size_t m> class Matrix
{
public:
    Matrix& operator+=(const Matrix& other)
    {
        return *this;
    }
};

template<size_t n, size_t m>
Matrix<n, m> constexpr operator+(Matrix<n, m> x, Matrix<n, m> const& y)
{
    x += y;
    return x;
}

template<size_t n, size_t m>
Matrix<n, m>* add(Matrix<n, m> const* x, Matrix<n, m> const* y)
{
    Matrix<n, m>* result = new Matrix<n, m>(*x);
    *result += *y;
    return result;
}

现在，您可以在小型环境中使用大型矩阵，并且可以执行以下操作：
现在您可以按值使用矩阵，例如：
Matrix<10, 12> m1, m2;
auto m3 = m1 + m2;

您可以动态分配的大型矩阵：
auto pm1 = std::make_unique<Matrix<12, 10>>();
auto pm2 = std::make_unique<Matrix<12, 10>>();
auto pm3 = add(pm1, pm2);

甚至：
auto pm3 = std::make_unique<Matrix<12, 10>>(pm1);
*pm3 += *pm2;