用 Boost.Python 包装 Eigen 的 operator()() 时的重载分辨率

Question

我正在使用 Boost.Python 包装 C++ 库。其中一些函数return Eigen::MatrixXd 对象（一个dynamically sized double-precision matrix class）。在 Python 方面，我只需要访问矩阵的维度，这很容易，并使用 Eigen 的重载 operator()() 方法检索一些矩阵元素。不幸的是，有 4 个这样的重载方法，必须手动选择正确的方法，即给 Boost.Python 一个具有正确签名的函数指针 typedef，类似于

namespace bpy = boost::python;
bpy::class_<Eigen::MatrixXd>("MatrixXd",
        "Variable-size double-precision matrix class",
        bpy::init<const Eigen::MatrixXd&>()
    )
        .def("__call__", static_cast<parop_signature>(&Eigen::MatrixXd::operator()))
        // ...
;

问题是我不知道函数的正确签名是什么。 "Operationally" 它应该采用两个整数索引和 return 一个双精度值。然而，

typedef const double& (Eigen::MatrixXd::*parop_signature)(int, int) const;

导致如下编译错误(Mac OS X, clang++ in C++11 mode, Boost.Python V1.61):

address of overloaded function 'operator()' cannot be static_cast to type
      'const double &(MatrixXd::*)(int, int) const'
  ...static_cast<const double& (Eigen::MatrixXd::*)(int, int) const>(&Eigen::MatrixXd::operator())
     ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
/usr/local/eigen/current/Eigen/src/Core/DenseCoeffsBase.h:111:41: note: 
      candidate function
    EIGEN_STRONG_INLINE CoeffReturnType operator()(Index row, Index col) const
                                        ^
/usr/local/eigen/current/Eigen/src/Core/DenseCoeffsBase.h:171:5: note: 
      candidate function
    operator()(Index index) const
    ^
/usr/local/eigen/current/Eigen/src/Core/DenseCoeffsBase.h:334:5: note: 
      candidate function
    operator()(Index row, Index col)
    ^
/usr/local/eigen/current/Eigen/src/Core/DenseCoeffsBase.h:392:5: note: 
      candidate function
    operator()(Index index)

很公平，你会说：但我不知道我怎么能告诉 Boost.Python CoeffReturnType 这里实际上是 double（或者可能是 const double&，谁知道呢？），并且 IndexType 将在一天结束时解析为普通的 int。我已经尝试了 typedef-s 的各种组合，有或没有 const 限定符。

甚至尝试声明一个 C++11 风格的函数指针，如

auto eigen_indexfn = std::mem_fn<double(int,int)>(&Eigen::MatrixXd::operator());

，没有成功，我得到

candidate template ignored: couldn't infer template argument '_Tp'
mem_fn(_Rp _Tp::* __pm)
^

有没有人已经经历过这个并且可以为我提供正确的签名，说明出于所有意图和目的应该像“double Eigen::MatrixXd::operator(int, int)”一样简单？任何提示将不胜感激。

Answer 1

错误似乎源于 Eigen::Index 不是 int，而是默认为 ptrdiff_t。仅仅因为 int 可以隐式转换为 Eigen::Index 并不意味着您可以将需要 Eigen::Index 的函数指针转换为需要 int 的函数指针。如果可能的话，您最终会在堆栈中传递错误大小的整数。

附录：如果你真的更喜欢 int 而不是 ptrdiff_t，你可以在包含 Eigen 之前定义 EIGEN_DEFAULT_DENSE_INDEX_TYPE 到 int，as documented here，请注意这会破坏 ABI 兼容性。

Answer 2

非常感谢@xao 和@chtz 的帮助。作为参考（双关语），我在这里展示了最终有效的解决方案，并附有评论。

第一部分，用于访问矩阵元素的 Eigen 括号运算符的签名：

// const element access in dynamically-sized double matrices
// note that the Index type is ptrdiff_t
// and the CoeffReturnType is const double&
typedef const double& (Eigen::MatrixXd::*parop_signature)(ptrdiff_t,ptrdiff_t) const;

第二部分，必须定义适当的 return 政策。我们想使用由 operator()() 编辑的 const double& return，因此策略将是 copy_const_reference:

bpy::class_<Eigen::MatrixXd>("MatrixXd",
    "Variable-size double-precision matrix class",
    bpy::init<const Eigen::MatrixXd&>()
)
    .def("__call__", static_cast<parop_signature>(&Eigen::MatrixXd::operator()),
        bpy::return_value_policy<bpy::copy_const_reference>())

完成所有这些后，它可以编译并可以从 Python 正确调用。

用 Boost.Python 包装 Eigen 的 operator()() 时的重载分辨率

Overload resolution of Eigen's operator()() when wrapping it with Boost.Python

c++

boost-python

eigen

c++11