C ++表达式模板

Question

我目前使用C进行数值计算。 我听说使用C ++ Expression Templates更适合科学计算。 简单来说，什么是C ++表达式模板？

1. 是否有书籍使用C ++表达模板讨论数值方法/计算？

2. 以什么方式，C ++表达模板比使用纯C更好？

Answer 1

简单来说，什么是C ++表达式模板？

表达式模板是C ++模板元编程的一种类型，它延迟子表达式的评估，直到已知完整表达式，从而可以应用优化（尤其是消除临时值）。

是否有书籍使用C ++表达模板讨论数值方法/计算？

我相信ET是由Todd Veldhuizen发明的，他在15年前发表了一篇论文。 （似乎许多旧的链接到现在已经死了，但目前这里有一个版本。）有关它的一些材料是David Vandevoorde和Nicolai Josuttis的C ++模板：完整指南 。

以什么方式，C ++表达模板比使用纯C更好？

它们允许您以富有表现力的高级方式编写代码而不会降低性能。 例如，

void f(const my_array<double> a1, const my_array<double> a2) 
{ 
  my_array<double> a3 = 1.2 * a1 + a1 * a2; 
  // ..
}

可以一直优化到

for( my_array<double>::size_type idx=0; idx<a1.size(); ++idx ) 
  a3[idx] = 1.2*a1[idx] + a1[idx]*a2[idx]; 

这更快，但更难理解。

Answer 2

除了sbi的答案之外，表达式模板还使用模板进行模式匹配和合成来实现高级窥孔优化 。

它们还允许您根据简单操作指定算法，从而添加语法糖 ，或使您的代码更具可读性。 因此，在这种情况下，通过元编程优化可以实现简单和优雅。 至少，如果你做的一切都正确。

Answer 3

在旧的Flipcode存档中有一篇关于C ++模板数学的好文章（肯定会带来回忆）：

http://www.flipcode.com/archives/Faster_Vector_Math_Using_Templates.shtml