我们正在编写一个表达式模板库来处理具有稀疏梯度向量(一阶自动微分)的值的操作。我试图弄清楚如何根据表达式是否是临时的,通过引用或值来嵌套子表达式。
我们有一个 Scalar 类,它包含一个值和一个稀疏梯度向量。我们使用表达式模板(如 Eigen)来防止构建和分配过多的临时Scalar
对象。因此,我们有Scalar
继承自ScalarBase<Scalar>
(CRTP) 的类。
类型对象之间的二元运算(例如 +、*)ScalarBase< Left >
并ScalarBase< Right >
返回ScalarBinaryOp<Left, Right,BinaryOp>
继承自 的对象ScalarBase< ScalarBinaryOp<Left, Right,BinaryOp> >
:
template< typename Left, typename Right >
ScalarBinaryOp< Left, Right, BinaryAdditionOp > operator+(
const ScalarBase< Left >& left, const ScalarBase< Right >& right )
{
return ScalarBinaryOp< Left, Right, BinaryAdditionOp >( static_cast< const Left& >( left ),
static_cast< const Right& >( right ), BinaryAdditionOp{} );
}
ScalarBinaryOp
必须持有一个值或对类型为Left
and的操作数对象的引用Right
。持有者的类型由RefTypeSelector< Expression >::Type
.
目前,这始终是一个 const 引用。它目前适用于我们的测试用例,但持有对临时子表达式的引用似乎不正确或不安全。
显然,我们也不希望Scalar
复制包含稀疏梯度向量的对象。如果x
and y
are Scalar
,则表达式应包含对and的x+y
const 引用。但是,如果是来自to的函数,则应该持有对 的 const 引用和 的值。x
y
f
Scalar
Scalar
x+f(y)
x
f(y)
因此,我想传递有关子表达式是否是临时的信息。我可以将其添加到表达式类型参数中:
ScalarBinaryOp< typename Left, typename Right, typename BinaryOp , bool LeftIsTemporary, bool RightIsTemporary >
和RefTypeSelector
:
RefTypeSelector< Expression, ExpressionIsTemporary >::Type
但是我需要为每个二元运算符定义 4 种方法:
ScalarBinaryOp< Left, Right, BinaryAdditionOp, false, false > operator+(
const ScalarBase< Left >& left, const ScalarBase< Right >& right );
ScalarBinaryOp< Left, Right, BinaryAdditionOp, false, true > operator+(
const ScalarBase< Left >& left, ScalarBase< Right >&& right );
ScalarBinaryOp< Left, Right, BinaryAdditionOp, true, false > operator+(
ScalarBase< Left >&& left, const ScalarBase< Right >& right );
ScalarBinaryOp< Left, Right, BinaryAdditionOp, true, true > operator+(
ScalarBase< Left >&& left, ScalarBase< Right >&& right )
我希望能够通过完美的转发来实现这一点。但是我不知道如何在这里实现这一点。首先,我不能使用简单的“通用参考”,因为它们几乎可以匹配任何东西。我想可能将通用引用和 SFINAE 结合起来只允许某些参数类型,但我不确定这是要走的路。另外我想知道我是否可以对有关 Left 和 Right 最初是左值还是右值引用的信息进行编码,类型为 Left 和 Right 参数化ScalarBinaryOp
而不是使用 2 个额外的布尔参数以及如何检索该信息。
我必须支持 gcc 4.8.5,它主要符合 c++11。
2019/08/15 更新:实施
template < typename Expr >
class RefTypeSelector
{
private:
using Expr1 = typename std::decay<Expr>::type;
public:
using Type = typename std::conditional<std::is_lvalue_reference<Expr>::value, const Expr1&,Expr1>::type;
};
template< typename Left, typename Right, typename Op >
class ScalarBinaryOp : public ScalarBase< ScalarBinaryOp< Left, Right, Op > >
{
public:
template <typename L, typename R>
ScalarBinaryOp( L&& left, R&& right, const Op& op )
: left_( std::forward<L>(left) )
, right_( std::forward<R>(right) ))
, ...
{
...
}
...
private:
/** LHS expression */
typename RefTypeSelector< Left >::Type left_;
/** RHS expression */
typename RefTypeSelector< Right >::Type right_;
...
}
template< typename Left, typename Right,
typename Left1 = typename std::decay<Left>::type,
typename Right1 = typename std::decay<Right>::type,
typename std::enable_if<std::is_base_of<ScalarBase<Left1>, Left1>::value,int>::type = 0,
typename std::enable_if<std::is_base_of<ScalarBase<Right1>, Right1>::value,int>::type = 0 >
ScalarBinaryOp< Left, Right, BinaryAdditionOp > operator+(
Left&& left, Right&& right )
{
return ScalarBinaryOp< Left, Right, BinaryAdditionOp >( std::forward<Left>( left ),
std::forward<Right>( right ), BinaryAdditionOp{} );
}