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c++ - 模板元编程特征表达式

问题描述

假设我有一些（短）向量，我在编译时知道它的长度，还有另一个更长的向量，我在编译时不知道它的长度。我可以写这样的东西：

template<int N>
Eigen::ArrayXd do_transformation(Eigen::Array<double,N,1> short_vec, Eigen::ArrayXd long_vec){
    Eigen::ArrayXd return_vector(long_vec.size());
    for(int i=0; i<N; i++){
      return_vector+=short_vec(i)*long_vec.pow(2-i);
    }
    return return_vector;
}

有没有一种方法可以使用表达式模板构造该总和而无需写出：

template<>
Eigen::ArrayXd do_transformation<1>(Eigen::Array<double,1,1> short_vec, Eigen::ArrayXd long_vec){

    return short_vec(0)*long_vec.pow(2);
}

template<>
Eigen::ArrayXd do_transformation<2>(Eigen::Array<double,2,1> short_vec, Eigen::ArrayXd long_vec){

    return short_vec(0)*long_vec.pow(2)+short_vec(1)*long_vec.pow(1);
}

对于每个 N 值？

理想情况下，这可以在c++11. 真正令人敬畏的是函数返回某种特征表达式，这样我就可以执行以下操作：

long_vec+do_transformation(short_vec,long_vec)并让 Eigen 指示编译器生成只遍历向量一次的代码。

标签： c++eigentemplate-meta-programming

解决方案

如果您可以使用 C++17，我想您可以使用辅助函数（dth()在下面的示例中），std::make_index_sequence/std::index_sequence和模板折叠。

如下所示（注意：代码未测试）：

template <int N, std::size_t ... Is>
Eigen::ArrayXd dth (Eigen::Array<double,N,1> short_vec,
                    Eigen::ArrayXd long_vec,
                    std::index_sequence<Is...>)
 { return ((short_vec(Is) * long_vec.pow(2-Is)) + ...); }

template <int N>
Eigen::ArrayXd do_transformation (Eigen::Array<double,N,1> short_vec,
                                  Eigen::ArrayXd long_vec)
 { return dth(short_vec, long_vec, std::make_index_sequence<N>{}); }

如果你不能使用 C++17，但是你可以使用 C++14，那么辅助函数会变得有点复杂（如果你愿意，我可以写一个例子），因为你不能使用模板折叠。

template <int N, std::size_t ... Is>
Eigen::ArrayXd dth (Eigen::Array<double,N,1> short_vec,
                    Eigen::ArrayXd long_vec,
                    std::index_sequence<Is...>)
 {
   using unused = int[];

   Eigen::ArrayXd rv(long_vec.size());

   (void)unused { 0, (rv += short_vec(Is) * long_vec.pow(2-Is), 0)... };

   return rv;
 }

对于 C++11 解决方案，您需要为std::index_sequence/创建一个替换std::make_index_sequence。

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