为什么在模板函数中将两个 xtensor 表达式加在一起会错误地广播？

Question

考虑以下程序：

#include <iostream>
#include "xtensor/xarray.hpp"
#include "xtensor/xio.hpp"
#include "xtensor/xview.hpp"
xt::xarray<double> arr1
  {1.0, 2.0, 3.0};

xt::xarray<double> arr2
  {5.0, 6.0, 7.0};

template <typename T, typename U>
struct container{
    container(const T& t, const U& u) : a(t), b(u) {}
    T a;
    U b;
};

template <typename T, typename U>
container<T, U> make_container(const T& t, const U& u){
    return container<T,U>(t, u);
}

auto c = make_container(arr1, arr1);
std::cout << (arr1 * arr1) + arr2;

template <typename A, typename B, typename R>
auto operator+(const container<A, B>& e1, const R& e2){
    return (e1.a * e1.b) + e2;
}

std::cout << (c + arr2);

如果我们看一下代码：

std::cout << (arr1 * arr1) + arr2;

它将输出：

{  6.,  10.,  16.}

然而，运行最后一行：

std::cout << (c + arr2);

产生以下结果：

{{  6.,   9.,  14.}, {  7.,  10.,  15.}, {  8.,  11.,  16.}}

为什么会这样？我将 operator+ 的函数定义更改为以下内容：

template <typename A, typename B, typename R>
auto operator+(const container<A, B>& e1, const R& e2){
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
    return (e1.b * e1.alpha) + e2;
}

输出有点令人惊讶：

auto operator+(const container<A, B> &, const R &) [A = xt::xarray_container<xt::uvector<double, std::allocator<double> >, xt::layout_type::row_major, xt::svector<unsigned long, 4, std::allocator<unsigned long>, true>, xt::xtensor_expression_tag>, B = xt::xarray_container<xt::uvector<double, std::allocator<double> >, xt::layout_type::row_major, xt::svector<unsigned long, 4, std::allocator<unsigned long>, true>, xt::xtensor_expression_tag>, R = double]
auto operator+(const container<A, B> &, const R &) [A = xt::xarray_container<xt::uvector<double, std::allocator<double> >, xt::layout_type::row_major, xt::svector<unsigned long, 4, std::allocator<unsigned long>, true>, xt::xtensor_expression_tag>, B = xt::xarray_container<xt::uvector<double, std::allocator<double> >, xt::layout_type::row_major, xt::svector<unsigned long, 4, std::allocator<unsigned long>, true>, xt::xtensor_expression_tag>, R = double]
auto operator+(const container<A, B> &, const R &) [A = xt::xarray_container<xt::uvector<double, std::allocator<double> >, xt::layout_type::row_major, xt::svector<unsigned long, 4, std::allocator<unsigned long>, true>, xt::xtensor_expression_tag>, B = xt::xarray_container<xt::uvector<double, std::allocator<double> >, xt::layout_type::row_major, xt::svector<unsigned long, 4, std::allocator<unsigned long>, true>, xt::xtensor_expression_tag>, R = double]
{{  6.,   9.,  14.}, {  7.,  10.,  15.}, {  8.,  11.,  16.}}

为什么一个操作调用了3个+操作？是否在某处定义了导致此行为的宏？ operator+ 中的 R 类型给我们 double，实际上应该是 xt::xarray<double>.

如有任何见解，我们将不胜感激。

Answer 1

在命名空间 xt 中定义的 operator+ 采用通用引用，因此在您编写 c + arr2.

时优先于重载

因此最后一行将 return 一个 xfunction 其第一个操作数是你的 container，第二个是 xarray.

现在，由于 container 不是 xexpression，在 xfunction 中它被处理为... xscalar<container>!

因此，当您尝试访问此 xfunction 的第 i 个元素时，将执行以下操作：xscalar<container> + arr2[i]（广播 xscalar）。由于 xscalar<container> 可转换为 container，因此调用 operator+ 重载时 R 解析为 arr2 的 value_type，即 double.

以下循环说明了此行为：

auto f = c + arr2;
for(auto iter = f.begin(); iter != f.end(); ++iter)
{
    std::cout << *iter << std::endl;
}

它生成您的 operator+ 的以下调用：

operator+(c, arr[0]);
operator+(c, arr[1]);
operator+(c, arr[2]);

这就是为什么您看到 operator+.

的 3 个调用

为什么在模板函数中将两个 xtensor 表达式加在一起会错误地广播？

Why does adding two xtensor expressions together in template function broadcast incorrectly?

c++

templates

xtensor