编写用于检测 Eigen 中的矩阵表达式的类型特征

Posted 2023-03-28

【中文标题】编写用于检测 Eigen 中的矩阵表达式的类型特征

【英文标题】：Writing a type trait for detecting Matrix Expressions in Eigen

【发布时间】：2016-10-27 19:47:24

【问题描述】：

我正在尝试（但失败）编写检测 Eigen 表达式的类型特征。换句话说，我希望能够检测到A * A + B 等，其中A 和B 是Eigen 矩阵/向量。目前我正在这样做：

template<typename T>
struct is_matrix_expression : std::false_type

;

template<typename Derived> // specialization
struct is_matrix_expression<Eigen::MatrixBase<Derived>> :
        std::true_type

;

请注意，Eigen::MatrixBase<Derived> 是所有可能的 Eigen 表达式（例如 decltype(A * A + B) 等）的（模板）基础。但是，通用模板正在被挑选出来，因为它更适合decltype(A * A + B) 之类的东西，而不是MatrixBase<Derived> 专业化。

我怎样才能以某种方式强制选择专业化？或者，换句话说，为Eigen::MatrixBase<Derived> 的所有可能的孩子启用专业化？我在std::is_base_of 上玩了一点SFINAE，但这需要一个显式类型而不是一个模板，其中表达式的类型（在本例中为Derived）是事先不知道的。

同样，对于某些类型T，我如何检测类型X 是否是Base<T> 的子类型？

【问题讨论】：

删除typename。你写typename std::template vector<int>吗？

this old answer 有用吗？

我认为你的问题是 decltype(A * A + B) 不是 MatrixBase<T>... 它会像 CwiseBinaryOp<X,Y,Z> 对吗？

@Barry 是的，它是MatrixBase<...> 的孩子。

@T.C.，抱歉，错字，已更正。

【参考方案1】：

这会检测某些东西是否继承自 bob_template<T>：

template<class T>
struct bob_template ;

template<class T>
constexpr std::true_type is_bob_f( bob_template<T> const& )  return ; 

namespace details 
    template<template<class...>class Z, class, class...Ts>
    struct can_apply:std::false_type;
    template<template<class...>class Z, class...Ts>
    struct can_apply<Z, std::void_t<Z<Ts...>>, Ts...>:std::true_type;

template<template<class...>class Z, class...Ts>
using can_apply = details::can_apply<Z, void, Ts...>;

template<class T>
using is_bob_r = decltype( is_bob_f( std::declval<T const&>() ) );

template<class T>
using is_bob = can_apply< is_bob_r, T >;

live example.

C++20 有is_detected，类似于上面的can_apply。

std::void_t 是 C++14，但在 C++11 中很容易编写。

用英文阅读以上内容：

is_bob<T> 为真当且仅当您可以调用 is_bob_r<T>。

如果is_bob_f( T const& ) 是有效调用，则可以调用is_bob_r。

is_bob_f 仅对 is_bob_f( bob_template<T> const& ) 有重载。

如果Z<T> 有效，can_apply<Z, T> 是（派生自）true_type，否则（派生自）false_type。

所以is_bob<T> 为真当且仅当对于某些U 可以将T 推导出为bob_template<U>。这基本上意味着bob_template<U> 是T 的（公共）基类。

【讨论】：

这非常好和通用！

【参考方案2】：

这里应该这样做：

template<typename Derived>
struct is_matrix_expression
 : std::is_base_of<Eigen::MatrixBase<std::decay_t<Derived> >, std::decay_t<Derived> >
;

以下代码显示为 true：

Eigen::MatrixXd A, B;
std::cout<< is_matrix_expression <decltype(A*A + B)>::value <<std::endl;   //true
std::cout<< is_matrix_expression <int>::value <<std::endl;                 //false

想法是在这里你知道基类是什么样子的：即，对于SomeMatrixXpr，根据Eigen class hierarchy，它将是MatrixBase<SomeMatrixXpr>。这与@Yakk 的方法形成对比，后者适用于任何类型的基类（甚至那些与 CRTP 无关的基类）。

【讨论】：

这个也可以！

@vsoftco：谢谢，我编辑了why

我认为您缺少typename？但实际上你应该把::type 从is_base_of 的末尾刮掉；继承就够了。

@Yakk：是的，你是对的......在 MSVC 上测试了它，typenames 非常草率。

@Yakk typename 哪里不见了？看不出有什么问题（即使在编辑中也没有），decay_t 不需要typename（与decay<>::type 相反，是吗？