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c++ - C++（函数）模板返回其唯一参数而不为某些类型复制它

问题描述

我有一个函数 value(x) 对许多类型都进行了重载，例如：

double value(double x) { return x; }
double value(MyType x) { return x.value(); }
SomeContainer<double> value(SomeContainer<double> x) { return x; }
SomeContainer<double> value(SomeContainer<MyType> x) { ... }

其中 MyType 实际上是一个具有关于一组参数的梯度向量的数字。

用于通用（模板）程序。

我想定义：

Matrix<double> value(Matrix<double>)
Matrix<double> value(Matrix<MyType>)

我正在使用特征矩阵，这是我当前对第一个函数的实现：

template < typename Derived,
    typename std::enable_if< std::is_floating_point< typename Derived::Scalar >::value, int >::type = 0 >
Derived value( const Eigen::MatrixBase< Derived >& matrix )
{
    return matrix;
}

问题是这似乎效率低下，除非在编译器可以找出结果/参数没有被修改并逃避副本的可能情况下。我也无法返回对参数的引用，因为它是本地/临时的。

基本上我想要的是将 value(x) 编译为参数表达式本身，如果参数是双/浮点矩阵。我不知道如何使用函数模板来实现这一点，并且宏不允许专门化。

可以做些什么来避免复制？

编辑 2019 年 3 月 22 日：

如果我将返回类型替换为

const Derived &

我收到以下 GCC 警告：

warning: returning reference to temporary [-Wreturn-local-addr]

在以下代码中：

Matrix33 m;
m << 1, 2, 3,
     4, 5, 6,
     7, 8, 9;
std::cout << m << std::endl;
std::cout << value(m) << std::endl;

并且 value(m) 打印输出是垃圾。

此外，我现在越来越多地认为“返回对象本身”将是一个坏主意，因为它将在通用代码中使用：

 auto m = value(Mx)

其中 Mx 是 X（模板参数）的矩阵，m 是双精度矩阵。

具有不同的语义（在 X 为 double 的情况下窃取对象并在其他情况下创建单独的对象）可能会导致许多编程错误。

另一种可能性是返回代理对象。

然而，最好的办法是让编译器查看何时不需要副本，因为没有任何更改。然而，情况似乎并非如此：我要比较的基准

  Matrix<double,3,3> M = ...
  norm(M)

和

  Matrix<double,3,3> M = ...
  norm(value(M))

表明第二个在发布（优化）构建中有点慢。

标签： c++c++11templateseigencopy-elision

解决方案

matrix.derived()如果要引用封装类型，则需要返回：

template < typename Derived,
    typename std::enable_if< std::is_floating_point< typename Derived::Scalar >::value, int >::type = 0 >
const Derived& value( const Eigen::MatrixBase< Derived >& matrix )
{
    return matrix.derived();
}

关于value(Matrix<MyType> const&)，您可以通过它只返回一个视图的方式来实现它，基本上像这样（需要 C++14，或者更多的实现工作）：

template < typename Derived,
    typename std::enable_if< std::is_same< typename Derived::Scalar, MyType >::value, int >::type = 0 >
auto value( const Eigen::MatrixBase< Derived >& matrix )
{
    // If `x.value()` returns by value, better use `unaryExpr` instead of `unaryViewExpr`:
    return matrix.unaryViewExpr([](const MyType& x){ return x.value();} );
}

Godbolt-Link：httpsfoo1 ://godbolt.org/z/qcYKnw 不会生成警告，并且 都foo2只是尾调用该norm函数。有一些小的开销，如果被内联foo3，可能会被优化掉。norm

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