将 Eigen 类型与 STL 容器和 std::vector 结合使用

Question

看起来在STL容器中使用Eigen类型非常混乱，需要特别注意对齐问题。我的问题是，我打算创建复杂的 class 层次结构，其中包含许多 classes，其中可能包含一种或多种 Eigen 类型作为成员变量。从文档中可以看出，一旦您在成员变量中包含 Eigen 类型，您的 class 就会得到 "infected"，并出现与 Eigen 类型相同的问题。这意味着我必须格外小心地使用 STL 容器，不仅用于 Eigen 类型，而且用于我所有的几十个 classes。

更让我担心的是，任何在他们的代码中使用我的 classes 实例的人都会遇到同样的问题，并且需要成为这方面的专家 - 即使我的 classes 没有在其 public 接口中公开任何 Eigen 类型！

这真令人沮丧。我有问题，

我上面的理解是否正确（我只需要支持C++11和现代编译器）？
是否有人们使用的任何模式，这样他们就不必到处用特殊的 Eigen 处理来污染他们的代码？
我正在考虑全局禁用整个矢量化。这会以性能为代价解决上述问题吗？是否可以仅针对特定代码有选择地启用它？
如果我忘记处理代码中某处的对齐问题，我是否总是会遇到编译时错误，或者问题可能仍然隐藏并且在运行时可能会崩溃？

Answer 1

是的，您的理解大部分是正确的，但我要补充一点，这仅涉及需要对齐的 Eigen 固定大小类型，例如 Vector4f、Matrix2d 等，但不涉及 Vector3f或 MatrixXd。此外，问题的核心是 STL 容器还不符合 alignas 要求，尽管这应该会出现在未来的某个 C++ 版本中。

我认为避免此类困难的最简单方法是对 class 成员和容器值类型使用非对齐的 Eigen 类型，例如：

typedef Eigen::Matrix<float,4,1,Eigen::DontAlign> UVector4f;
typedef Eigen::Matrix<double,2,2,Eigen::DontAlign> UMatrix2d;

这样您就不必担心对齐问题，也不会丢失显式矢量化。在 Eigen 3.3 中，未对齐的对象也被矢量化。

编辑：

关于你的最后一个问题，不幸的是，在 C++ 中不可能在编译时检测到这样的缺点。如果未禁用断言并且在运行时间发生无效的未对齐分配，那么您将收到一条明确的断言消息，但这就是我们所能做的。因此，如果您的程序运行在具有某些给定编译标志的给定系统上运行良好，那么这并不意味着您的代码是安全的。例如，在大多数 64 位系统上，缓冲区在 16 字节边界上对齐，因此，如果您不启用 AVX 指令集，那么您的代码将运行正常。另一方面，如果移动到更奇特的平台，或者启用默认需要 32 字节对齐的 AVX 指令，则相同的代码可能会断言。尽管如此，静态分析器正变得越来越强大，我认为其中一些问题可以被它们检测到。

另一种策略是使用自定义 malloc 检查您的程序，仅返回 8 字节对齐的缓冲区。假设您的程序已被单元测试很好地覆盖，那么您应该能够发现所有缺点。为此，出于显而易见的原因，您必须使用 -DEIGEN_MALLOC_ALREADY_ALIGNED=0 进行编译。

将 Eigen 类型与 STL 容器和 std::vector 结合使用

Using Eigen types with STL containers and std::vector

c++

vectorization

eigen

c++11

eigen3