Question

我有：

struct DoubleVec {
  std::vector<double> data;
};

DoubleVec operator+(const DoubleVec& lhs, const DoubleVec& rhs) {
  DoubleVec ans(lhs.size());
  for(int i = 0; i < lhs.size(); ++i) {
    ans[i] = lhs[i]] + rhs[i]; // assume lhs.size() == rhs.size()
  }
  return ans;
}

DoubleVec someFunc(DoubleVec a, DoubleVec b, DoubleVec c, DoubleVec d) {
  DoubleVec ans = a + b + c + d;
}

现在，在上面，“a + b + c + d”将导致创建3个临时DoubleVec - 是否有一种方法可以通过某种类型的模板魔法来优化它...即优化它等同于：

DoubleVec ans(a.size());
for(int i = 0; i < ans.size(); i++) ans[i] = a[i] + b[i] + c[i] + d[i];

您可以假设所有DoubleVec都具有相同的元素数。

高层次的想法是在“+”上做一些模板魔术，“延迟计算”直到=，此时它会自我调查，嗯...我只是添加了数字，合成a [i] + b [i] + c [i] + d [i] ...而不是所有的临时数。

谢谢！

Answer 1

是的，这正是表达模板（例如，请参阅http://www.drdobbs.com/184401627或http://en.wikibooks.org/wiki/More_C%2B%2B_Idioms/Expression-template）。

这个想法是让operator+返回某种代表对象，代表要评估的表达式树。然后编写operator=来获取这样的表达式树并立即对其进行全面评估，避免创建临时值，并应用可能适用的任何其他优化。

Answer 2

查看Boost.Proto，它是一个直接在C ++中编写EDSL（嵌入式域特定语言）的库。甚至还有example显示您需要的内容。

Answer 3

http://codeidol.com/cpp/cpp-template-metaprogramming/Domain-Specific-Embedded-Languages/-10.5.-Blitz-and-Expression-Templates/

如果我们不得不将Blitz ++解决的问题归结为单句，我们会说，“对于任何有趣的计算，数组数学的天真实现都是非常低效的。”要明白我们的意思，请采取无聊的陈述

x = a + b + c;

这里的问题是上面的操作符+签名太贪婪了：它试图尽快评估a + b，而不是等到整个表达式，包括添加c，都可用。

在表达式的解析树中，评估从叶子开始，然后向上进行到根。这里需要的是一种延迟评估的方法，直到库具有所有表达式的部分：即，直到赋值运算符被执行。 Blitz ++采取的策略是为整个表达式构建编译器解析树的副本，允许它从上到下管理评估

这不能是任何普通的解析树：因为数组表达式可能涉及其他操作，如乘法，这需要自己的评估策略，并且因为表达式可以任意大和嵌套，所以使用节点和指针构建的解析树必须由Blitz ++评估引擎在运行时遍历以发现其结构，从而限制性能。此外，Blitz ++必须使用某种运行时调度来处理不同的操作类型组合，这再次限制了性能。

相反，Blitz ++使用表达式模板构建编译时解析树。以下是它的工作原理：运算符只是在Expression实例中打包对其参数的引用，而不是返回一个新计算的数组，标记为操作：

// operation tags
struct plus; struct minus;

// expression tree node
template <class L, class OpTag, class R>
struct Expression
{
    Expression(L const& l, R const& r)
      : l(l), r(r) {}

    float operator[](unsigned index) const;

    L const& l;
    R const& r;
};

// addition operator
template <class L, class R>
Expression<L,plus,R> operator+(L const& l, R const& r)
{
    return Expression<L,plus,R>(l, r);
}

请注意，当我们编写一个+ b时，我们仍然拥有在Expression类型中进行编码所需的所有信息，并且可以通过表达式的存储引用访问数据。当我们写一个+ b + c时，我们得到一个类型的结果：

Expression<Expression<Array,plus,Array>,plus,Array>

优化分配的模板技巧

3 个答案: