我最近偶然发现了 C++ 中的表达式模板。关于它们的实现,我不太了解一件事,这就是为什么需要基类(与模板表达式相关的所有其他对象都以 CRTP 方式派生)。一个简单的例子,对向量(类型的对象Vec
,没有基类)进行加法和标量乘法:
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;
class Vec
{
vector<double> data;
public:
template<typename E>
Vec(E expr)
{
data = vector<double>(expr.size());
for (int i = 0; i < expr.size(); i++)
data[i] = expr[i];
}
Vec(int size)
{
data = vector<double>(size);
for (int i = 0; i < size; i++)
data[i] = i;
}
double operator [] (int idx) {
return data[idx];
}
int size() { return data.size(); }
bool operator < (Vec &rhs)
{
return (*this)[0] < rhs[0];
}
bool operator > (Vec &rhs)
{
return (*this)[0] > rhs[0];
}
};
template<typename E1, typename E2>
class VecAdd
{
E1 vec_expr1;
E2 vec_expr2;
public:
VecAdd(E1 vec_expr1, E2 vec_expr2) : vec_expr1(vec_expr1), vec_expr2(vec_expr2)
{}
double operator [] (int idx) { return vec_expr1[idx] + vec_expr2[idx]; }
int size() { return vec_expr1.size(); }
};
template<typename E>
class ScalarMult
{
E vec_expr;
double scalar;
public:
ScalarMult(double scalar, E vec_expr) : scalar(scalar), vec_expr(vec_expr)
{}
double operator [] (int idx) { return scalar*vec_expr[idx]; }
int size() { return vec_expr.size(); }
};
template<typename E1, typename E2>
VecAdd<E1, E2> operator + (E1 vec_expr1, E2 vec_expr2)
{
return VecAdd<E1, E2>(vec_expr1, vec_expr2);
}
template<typename E>
ScalarMult<E> operator * (double scalar, E vec_expr)
{
return ScalarMult<E>(scalar, vec_expr);
}
int main()
{
Vec term1(5);
Vec term2(5);
Vec result = 6*(term1 + term2);
Vec result2 = 4 * (term1 + term2 + term1);
//vector<Vec> vec_vector = {result, result2}; does not compile
vector<Vec> vec_vector;
vec_vector = { result2, result }; //compiles
vec_vector.clear();
vec_vector.push_back(result);
vec_vector.push_back(result2); //all this compiles
for (int i = 0; i < result.size(); i++)
cout << result[i] << " ";
cout << endl;
system("pause");
return 0;
}
上面的代码可以编译(除了指定的行),它可以正确地评估 main 函数中的简单表达式。如果表达式被分配给一个类型的对象Vec
并将它们的内容分配给一个Vec
对象,无论如何都会在这个过程中被破坏,为什么需要基类?(如本维基百科文章所示)
编辑:
我知道这段代码有点混乱和糟糕(在不必要的地方复制等),但我不打算使用这个特定的代码。这只是为了说明表达式模板在没有 CRTP 基类的情况下在此示例中工作 - 我试图弄清楚为什么这个基类是必要的。