valarray如何对其元素进行除法运算？

Question

valarray如何对其元素进行除法运算？

4

当我将一个valarray数组除以其第一个元素时，只有第一个元素变为1，其他元素保持原始值。

#include <iostream>
#include <valarray>
using namespace std;

int main() {
    valarray<double> arr({5,10,15,20,25});
    arr=arr/arr[0]; // or arr/=arr[0];

    for(int value:arr)cout << value << ' ';
    return 0;
}

实际输出结果为：

1 10 15 20 25

预期输出为：

1 2 3 4 5

为什么实际输出结果与预期不符？

我使用的是带有-std=c++11选项的g++(4.8.1)编译器。

- apple apple

1

似乎 operator/ 使用了对 arr[0] 的引用。 - 463035818_is_not_a_number

如果我理解了它，我会这样做，但是operator/的签名是template <class T> std::valarray<T> operator/ (const std::valarray<T>& lhs, const std::valarray<T>& rhs);（请注意const），因此不应修改输入，而应创建一个临时变量来存储其结果（然后返回它）。也许这是一些valarray的魔法...你真的可以用/和/=得到相同的结果吗？ - 463035818_is_not_a_number

现在我很好奇，一旦有时间，我会把它作为练习来实现这个运算符，也许那时我就能理解了。 - 463035818_is_not_a_number

@tobi303 哦！我错过了那个点！这真的很奇怪。我第一次遇到这个问题是使用/=版本，然后我尝试了/版本... 然后就感到困惑了。 - apple apple

如果我使用VC++，operator/版本会按预期运行。也许这是g++的一个错误。 - apple apple

显示剩余4条评论

2个回答

1

这种情况发生的详细原因是由于在valarray中使用的实现技巧来提高性能。libstdc++和libc++都使用表达式模板来表示valarray操作的结果，而不是立即执行操作。这在C++标准的[valarray.syn] p3中明确允许：任何返回valarray<T>的函数都可以返回另一种类型的对象，只要valarray<T>的所有const成员函数也适用于该类型。

在你的例子中发生的是，arr/arr[0]不会立即执行除法运算，而是返回一个对象，比如_Expr<__divide, _Valarray, _Constant, valarray<double>, double>，它引用了arr和arr[0]。当该对象被分配到另一个valarray时，除法运算将被执行，并且结果直接存储到赋值的左侧（这避免了创建一个临时的valarray来存储结果，然后将其复制到左侧）。

因为在你的例子中左侧是同一个对象arr，这意味着表达式模板中存储的对arr[0]的引用，在更新arr的第一个元素后会引用不同的值。

换句话说，最终结果类似于：

valarray<double> arr{5, 10, 15, 20, 25};
struct DivisionExpr {
  const std::valarray<double>& lhs;
  const double& rhs;
};
DivisionExpr divexpr = { arr, arr[0] };
for (int i = 0; i < size(); ++i)
  arr[i] = divexpr.lhs[i] / divexpr.rhs;

for循环的第一次迭代将把arr[0]设置为arr[0] / arr[0](即arr[0]=1)，然后所有后续迭代都会将arr[i]=arr[i]/1，这意味着值不会改变。

我正在考虑对libstdc++实现进行更改，使表达式模板直接存储double而不是保持引用。这意味着arr[i] / divexpr.rhs将始终求值为arr[i] / 5，而不使用更新后的arr[i]的值。

- Jonathan Wakely

标准是否也明确允许在右手边是表达式模板时进行就地 operator= 操作？ - apple apple

这就是使用表达式模板的目的，避免创建任何临时valarray来存储结果。 - Jonathan Wakely

你想解释一下这段代码吗？它看起来好奇怪...我试过arr = arr / arr[0] + arr，结果输出了6 11 17 23 29！（如果需要开一个新问题，请告诉我。谢谢） - apple apple

是的，完全一样。我可能没有考虑够。谢谢。 - apple apple

我会接受这个答案，因为它给出了原因，但我仍然好奇编译器在赋值时是否允许这样做。（至少我认为它没有禁止。） - apple apple

显示剩余2条评论

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- skypjack · Accepted Answer

这个可以正常工作：

#include <iostream>
#include <valarray>
using namespace std;

int main() {
    valarray<double> arr({5,10,15,20,25});
    auto v = arr[0];
    arr=arr/v; // or arr/=arr[0];

    for(int value:arr)cout << value << ' ';
    return 0;
}

问题在于您正在尝试同时修改数组（arr）并使用其值（arr [0]）。
直觉上，一旦您通过执行arr [0] / arr [0]来更新arr [0]，它包含什么值？
好吧，这就是从现在开始用于除以其他值的值...
请注意，对于arr /= arr [0]也适用相同的规则（首先，在for循环或类似内容中发生arr [0] / arr [0]，然后才进行所有其他操作）。
还请注意，从文档中可以看出，std :: valarray的operator []返回T＆。这证实了上述假设：它在迭代的第一步中转换为1，然后所有其他操作都无用。
通过简单地复制即可解决此问题，例如示例代码。