Шаблон выражения с CRTP в качестве lvalue

Я пишу библиотеку, которая использует шаблоны выражений с CRTP. Исходные файлы можно найти здесь: https://github.com/mspraggs/pyQCD/tree/master/lib/include/base

Шаблоны выражений основаны на примере, приведенном в статье Википедии на эту тему. Я перечислю код здесь на случай, если статья Wiki изменится в будущем:

#include <vector>
#include <cassert>

template <typename E>
// A CRTP base class for Vecs with a size and indexing:
class VecExpression {
public:
typedef std::vector<double>         container_type;
typedef container_type::size_type   size_type;
typedef container_type::value_type  value_type;
typedef container_type::reference   reference;

size_type  size()                  const { return static_cast<E const&>(*this).size(); }
value_type operator[](size_type i) const { return static_cast<E const&>(*this)[i];     }

operator E&()             { return static_cast<      E&>(*this); }
operator E const&() const { return static_cast<const E&>(*this); }
};

// The actual Vec class:
class Vec : public VecExpression<Vec> {
container_type _data;
public:
reference  operator[](size_type i)       { return _data[i]; }
value_type operator[](size_type i) const { return _data[i]; }
size_type  size()                  const { return _data.size(); }

Vec(size_type n) : _data(n) {} // Construct a given size:

// Construct from any VecExpression:
template <typename E>
Vec(VecExpression<E> const& vec) {
E const& v = vec;
_data.resize(v.size());
for (size_type i = 0; i != v.size(); ++i) {
_data[i] = v[i];
}
}
};

template <typename E1, typename E2>
class VecDifference : public VecExpression<VecDifference<E1, E2> > {
E1 const& _u;
E2 const& _v;
public:
typedef Vec::size_type size_type;
typedef Vec::value_type value_type;
VecDifference(VecExpression<E1> const& u, VecExpression<E2> const& v) : _u(u), _v(v) {
assert(u.size() == v.size());
}
size_type size() const { return _v.size(); }
value_type operator[](Vec::size_type i) const { return _u[i] - _v[i]; }
};

template <typename E>
class VecScaled : public VecExpression<VecScaled<E> > {
double _alpha;
E const& _v;
public:
VecScaled(double alpha, VecExpression<E> const& v) : _alpha(alpha), _v(v) {}
Vec::size_type size() const { return _v.size(); }
Vec::value_type operator[](Vec::size_type i) const { return _alpha * _v[i]; }
};

// Now we can overload operators:

template <typename E1, typename E2>
VecDifference<E1,E2> const
operator-(VecExpression<E1> const& u, VecExpression<E2> const& v) {
return VecDifference<E1,E2>(u,v);
}

template <typename E>
VecScaled<E> const
operator*(double alpha, VecExpression<E> const& v) {
return VecScaled<E>(alpha,v);
}

Что я хочу сделать, это добавить еще один шаблон выражения, который позволяет присваивать часть исходного объекта шаблона (класс Vec в приведенном выше коде и класс LatticeBase в коде, с которым я связан). Возможное использование:

Vec myvector(10);
Vec another_vector(5);
myvector.head(5) = another_vector; // Assign first 5 elements on myvector
myvector.head(2) = another_vector.head(2); // EDIT

Поэтому я бы создал новую функцию Vec :: head, которая будет возвращать шаблон выражения для части объекта Vec. Я не знаю, как это вписалось бы в рамки, которые у меня сейчас есть. В частности, у меня есть следующие вопросы / комментарии:

  1. Я видел примеры того, чего я хочу достичь в шаблонах выражений, которые не используют CRTP. Что я получу, используя CRTP в этом случае? Есть ли смысл? Должен ли я бросить это и следовать другим примерам, которые я нашел?
  2. В текущей структуре присваивание члену _data в классе Vec обрабатывается конструктором копирования в классе Vec. Это не сработает, если я захочу использовать шаблон выражения, возвращаемый Vec :: head, поскольку присваивание происходит внутри класса, который содержит данные, а не шаблона выражения.
  3. Я попытался создать оператор присваивания в новом шаблоне выражения, но это не сработает с приведенным выше кодом, так как все члены шаблона выражения являются ссылками const, и поэтому оператор присваивания удаляется во время компиляции. Могу ли я просто переключать элементы в значения, а не в ссылки? Повлияет ли это на производительность, если потребуется дополнительное хранилище? Будет ли это работать (если я изменю сохраненную копию выражения, а не самого выражения)?

В целом, я не совсем понимаю, как добавить шаблон выражения, который можно использовать в качестве lvalue в приведенном выше коде. Любое руководство по этому вопросу будет принята с благодарностью.

1

Решение

Попробуй это:

#include <vector>
#include <cassert>

template <typename E>
// A CRTP base class for Vecs with a size and indexing:
class VecExpression {
public:
typedef std::vector<double>         container_type;
typedef container_type::size_type   size_type;
typedef container_type::value_type  value_type;
typedef container_type::reference   reference;

size_type  size()                  const { return static_cast<E const&>(*this).size(); }
value_type operator[](size_type i) const { return static_cast<E const&>(*this)[i]; }

operator E&()             { return static_cast<E&>(*this); }
operator E const&() const { return static_cast<const E&>(*this); }
};

class VecHead;

// The actual Vec class:
class Vec : public VecExpression<Vec> {
container_type _data;
public:
reference  operator[](size_type i)       { return _data[i]; }
value_type operator[](size_type i) const { return _data[i]; }
size_type  size()                  const { return _data.size(); }

Vec(size_type n) : _data(n) {} // Construct a given size:

// Construct from any VecExpression:
template <typename E>
Vec(VecExpression<E> const& vec) {
E const& v = vec;
_data.resize(v.size());
for (size_type i = 0; i != v.size(); ++i) {
_data[i] = v[i];
}
}

VecHead head(size_type s);
};

class VecHead : public VecExpression< VecHead >
{
Vec::size_type _s;
Vec& _e;
public:

typedef Vec::size_type size_type;
typedef Vec::value_type value_type;
VecHead(std::size_t s, Vec& e)
: _s(s)
, _e(e)
{
assert(_e.size() >= _s);
}

size_type size() const { return _s; }
value_type operator[](Vec::size_type i) const { assert(i < _s);  return _e[i]; }

VecHead& operator = (const VecHead& rhs)
{
return operator=(static_cast<const VecExpression<VecHead>&>(rhs));
}

template <typename E>
VecHead& operator = (const VecExpression<E>& rhs)
{
assert(rhs.size() >= _s);
for (size_type i = 0; i < _s && i < rhs.size(); ++i)
_e[i] = rhs[i];
return *this;
}
};

VecHead Vec::head(size_type s)
{
VecHead aHead(s, *this);
return aHead;
}

template <typename E1, typename E2>
class VecDifference : public VecExpression<VecDifference<E1, E2> > {
E1 const& _u;
E2 const& _v;
public:
typedef Vec::size_type size_type;
typedef Vec::value_type value_type;
VecDifference(VecExpression<E1> const& u, VecExpression<E2> const& v) : _u(u), _v(v) {
assert(u.size() == v.size());
}
size_type size() const { return _v.size(); }
value_type operator[](Vec::size_type i) const { return _u[i] - _v[i]; }
};

template <typename E>
class VecScaled : public VecExpression<VecScaled<E> > {
double _alpha;
E const& _v;
public:
VecScaled(double alpha, VecExpression<E> const& v) : _alpha(alpha), _v(v) {}
Vec::size_type size() const { return _v.size(); }
Vec::value_type operator[](Vec::size_type i) const { return _alpha * _v[i]; }
};

// Now we can overload operators:

template <typename E1, typename E2>
VecDifference<E1, E2> const
operator-(VecExpression<E1> const& u, VecExpression<E2> const& v) {
return VecDifference<E1, E2>(u, v);
}

template <typename E>
VecScaled<E> const
operator*(double alpha, VecExpression<E> const& v) {
return VecScaled<E>(alpha, v);
}

int main()
{
Vec myvector(10);
Vec another_vector(5);
for (int i = 0; i < 5; ++i)
another_vector[i] = i;

myvector.head(5) = another_vector; // Assign first 5 elements on myvector
assert(myvector.head(5).size() == 5);
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
assert(myvector[i] == (i < 5 ? static_cast<double>(i) : 0.));
}

//! Added test due to comment vec1.head(2) = vec2.head(2) doesn't work.
Vec vec1(10), vec2(10);
for (int i = 0; i < 10; ++i)
vec2[i] = 2 * (vec1[i] = i);

vec1.head(2) = vec2.head(2);
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
if (i < 2)
{
assert(vec1[i] == vec2[i]);
}
else
{
assert(vec1[i] != vec2[i]);
}
}

return 0;
}
3

Другие решения


По вопросам рекламы [email protected]