C++模板元编程成员函数循环展开

Question

C++模板元编程成员函数循环展开

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我刚开始在我的代码中使用模板元编程。我有一个类，它的成员是一个多维笛卡尔点的向量。以下是该类的基本设置：

template<size_t N>
class TGrid{
public:
     void round_points_3(){
         for(std::size_t i = 0; i < Xp.size();i++){
             Xp[i][0] = min[0] + (std::floor((Xp[i][0] - min[0]) * nbins[0] / (max[0] - min[0])) * bin_w[0]) + bin_w[0]/2.0;
             Xp[i][1] = min[1] + (std::floor((Xp[i][1] - min[1]) * nbins[1] / (max[1] - min[1])) * bin_w[1]) + bin_w[1]/2.0;
             Xp[i][2] = min[2] + (std::floor((Xp[i][2] - min[2]) * nbins[2] / (max[2] - min[2])) * bin_w[2]) + bin_w[2]/2.0;
         }
    }
    void round_points_2(){
         for(std::size_t i = 0; i < Xp.size();i++){
             Xp[i][0] = min[0] + (std::floor((Xp[i][0] - min[0]) * nbins[0] / (max[0] - min[0])) * bin_w[0]) + bin_w[0]/2.0;
             Xp[i][1] = min[1] + (std::floor((Xp[i][1] - min[1]) * nbins[1] / (max[1] - min[1])) * bin_w[1]) + bin_w[1]/2.0;
         }
    }
    void round_points_1(){
         for(std::size_t i = 0; i < Xp.size();i++){
             Xp[i][0] = min[0] + (std::floor((Xp[i][0] - min[0]) * nbins[0] / (max[0] - min[0])) * bin_w[0]) + bin_w[0]/2.0;
         }
    }
public:

std::vector<std::array<double,N> > Xp;
std::vector<double> min, max, nbins, bin_w;
};

这个类表示一个多维网格，维度由模板值N指定。我将进行许多操作，通过具有针对特定维度的模板特定成员函数（如循环展开）可以使这些操作更加高效。

在TGrid类中，我有3个特定于D = 1，D = 2和D = 3的函数。这是由函数的下标_1，_2和_3表示的。

我正在寻找一种面向模板元编程的方法来更紧凑地编写这三个函数。

我已经看过循环展开的示例，但所有这些示例都没有考虑模板类的成员函数。

- Guillaume

1

不要这样做。使用通用的 round_points 和第二个循环。array::size() 是 constexpr 的，编译器会自行决定是否展开循环是一个好主意。 - pmr

3

我将进行多个手术，通过具有针对特定维度的模板成员函数（例如循环展开），可以使操作更加高效。哦，对了。测量一下。 - Cheers and hth. - Alf

我已经测量了其他操作（如边缘化等）的时间，这些小细节往往会产生影响。原因是我正在处理高达4千兆字节的网格。 - Guillaume

1个回答

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

- halfflat · Accepted Answer

放置是否这是一个适当的优化，或者其他优化应该首先考虑的问题，这是我会这样做。（但我同意，有时明确展开循环是更好的 - 编译器并不总是最好的判断。）

不能部分特化成员函数，也不能在不特化外部结构的情况下特化嵌套结构，因此唯一的解决方案是使用单独的模板结构来进行展开机制。可以将其放置在其他名称空间中 :)

展开实现：

template <int N>
struct sequence {
    template <typename F,typename... Args>
    static void run(F&& f,Args&&... args) {
        sequence<N-1>::run(std::forward<F>(f),std::forward<Args>(args)...);
        f(args...,N-1);
    }
};

template <>
struct sequence<0> {
    template <typename F,typename... Args>
    static void run(F&& f,Args&&... args) {}
};

这个函数接受一个任意的函数对象和一个参数列表，然后使用这些参数和额外的最后一个参数N调用该对象N次，其中最后一个参数的取值范围从0到N-1。通用引用和可变参数模板不是必需的；在C++98中可以使用相同的思路实现，但泛化程度较低。

round_points<K> 然后使用一个辅助静态成员函数调用 sequence::run<K>：

template <size_t N>
class TGrid {
public:
    template <size_t K>
    void round_points(){
        for (std::size_t i = 0; i < Xp.size();i++) {
            sequence<K>::run(TGrid<N>::round_item,*this,i);
        }
    }

    static void round_item(TGrid &G,int i,int j) {
        G.Xp[i][j] = G.min[j] + (std::floor((G.Xp[i][j] - G.min[j]) * G.nbins[j] / (G.max[j] - G.min[j])) * G.bin_w[j]) + G.bin_w[j]/2.0;
    }

    // ...
};

编辑：附录

使用成员函数指针实现相同的功能似乎很难被编译器内联。作为替代方案，可以使用lambda表达式来避免使用静态round_item，例如：

template <size_t N>
class TGrid {
public:
    template <size_t K>
    void round_points(){
        for (std::size_t i = 0; i < Xp.size();i++) {
            sequence<K>::run([&](int j) {round_item(i,j);});
        }
    }

    void round_item(int i,int j) {
        Xp[i][j] = min[j] + (std::floor((Xp[i][j] - min[j]) * nbins[j] / (max[j] - min[j])) * bin_w[j]) + bin_w[j]/2.0;
    }

    // ...
};