c++ - 为什么在模板函数中将两个 xtensor 表达式一起添加会错误广播？

Question

考虑以下程序：

#include <iostream>
#include "xtensor/xarray.hpp"
#include "xtensor/xio.hpp"
#include "xtensor/xview.hpp"
xt::xarray<double> arr1
  {1.0, 2.0, 3.0};

xt::xarray<double> arr2
  {5.0, 6.0, 7.0};

template <typename T, typename U>
struct container{
    container(const T& t, const U& u) : a(t), b(u) {}
    T a;
    U b;
};

template <typename T, typename U>
container<T, U> make_container(const T& t, const U& u){
    return container<T,U>(t, u);
}

auto c = make_container(arr1, arr1);
std::cout << (arr1 * arr1) + arr2;

template <typename A, typename B, typename R>
auto operator+(const container<A, B>& e1, const R& e2){
    return (e1.a * e1.b) + e2;
}

std::cout << (c + arr2);

如果我们看代码：

std::cout << (arr1 * arr1) + arr2;

它将输出：

{  6.,  10.,  16.}

但是，运行最后一行：

std::cout << (c + arr2);

产生以下结果：

{{  6.,   9.,  14.}, {  7.,  10.,  15.}, {  8.,  11.,  16.}}

为什么会这样？我将函数定义更改operator+为以下内容：

template <typename A, typename B, typename R>
auto operator+(const container<A, B>& e1, const R& e2){
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
    return (e1.b * e1.alpha) + e2;
}

输出有点令人惊讶：

auto operator+(const container<A, B> &, const R &) [A = xt::xarray_container<xt::uvector<double, std::allocator<double> >, xt::layout_type::row_major, xt::svector<unsigned long, 4, std::allocator<unsigned long>, true>, xt::xtensor_expression_tag>, B = xt::xarray_container<xt::uvector<double, std::allocator<double> >, xt::layout_type::row_major, xt::svector<unsigned long, 4, std::allocator<unsigned long>, true>, xt::xtensor_expression_tag>, R = double]
auto operator+(const container<A, B> &, const R &) [A = xt::xarray_container<xt::uvector<double, std::allocator<double> >, xt::layout_type::row_major, xt::svector<unsigned long, 4, std::allocator<unsigned long>, true>, xt::xtensor_expression_tag>, B = xt::xarray_container<xt::uvector<double, std::allocator<double> >, xt::layout_type::row_major, xt::svector<unsigned long, 4, std::allocator<unsigned long>, true>, xt::xtensor_expression_tag>, R = double]
auto operator+(const container<A, B> &, const R &) [A = xt::xarray_container<xt::uvector<double, std::allocator<double> >, xt::layout_type::row_major, xt::svector<unsigned long, 4, std::allocator<unsigned long>, true>, xt::xtensor_expression_tag>, B = xt::xarray_container<xt::uvector<double, std::allocator<double> >, xt::layout_type::row_major, xt::svector<unsigned long, 4, std::allocator<unsigned long>, true>, xt::xtensor_expression_tag>, R = double]
{{  6.,   9.,  14.}, {  7.,  10.,  15.}, {  8.,  11.,  16.}}

为什么+在一个操作中调用了 3 个操作？是否在某处定义了导致此行为的宏？中的R类型operator+给了我们double，实际上应该是xt::xarray<double>。

任何见解将不胜感激，谢谢。

标签： c++templatesxtensor

Answer 1

命名空间中的operator+定义xt采用通用引用，因此在您编写c + arr2.

因此，最后一行将返回 an xfunction，其第一个操作数是 your container，第二个是 an xarray。

现在，因为containeris not an xexpression，所以在里面xfunction它被处理为 ... an xscalar<container>！

因此，当您尝试访问 this 的第 i 个元素时xfunction，将执行以下操作：（xscalar<container> + arr2[i]广播xscalar）。由于xscalar<container>可转换为container，因此您的operator+重载被调用并R解析为value_typeof arr2，即double.

以下循环说明了这种行为：

auto f = c + arr2;
for(auto iter = f.begin(); iter != f.end(); ++iter)
{
    std::cout << *iter << std::endl;
}

它会生成以下对您的调用operator+：

operator+(c, arr[0]);
operator+(c, arr[1]);
operator+(c, arr[2]);

这就是为什么您会看到 3 次调用operator+.