m�taprogrammation, expression templates et conversion de types

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25/01/2007, 14h38
grob1212

m�taprogrammation, expression templates et conversion de types
Bonjour,

pour apprendre la m�taprogrammation et comprendre les expressions templates, je suis entrain de "jouer" avec une petite classe vecteur et je voudrait savoir s'il existe une solution au probl�me que je me suis pos� :

chaque vecteur est d�fini par un type et une dimension :
Code:

1 2 3 4 5 6 7 8 template<class type, int dim> class vecteur { protected: type val[ dim]; ... };
je d�sire simplement effectuer, � l'aide des expressions templates, l'addition de deux vecteurs. Existe-t-il un moyen d'additionner deux vecteurs dont le type est diff�rent, tout en respectant les r�gles de conversions standards (sans se pr�occuper des dimensions dans un premier temps). Par exemple,
la somme de deux variables mettant en jeu un float et un int donne un float par la conversion implicitement du int en float. En clair, est-t-il possible que la surcharge de l'op�rateur + avec deux vecteurs de types diff�rents puisse donner en sortie un vecteur du type le plus grand ?

Exemple :
Code:

1 2 3 4 5 6 vecteur<int, 4> vi; vecteur<double,4> vd; vi + vd; // conceptuellement, la somme des deux vecteurs //devrait donner un vecteur de type vecteur<double, 4>
Je ne sais pas si j'ai �t� assez clair, et je remercie toutes les personnes qui auront eu la patiente de me lire jusqu'au bout :)

Merci beaucoup.

C'est possible, simplement � un moment o� un autre tu auras besoin d'une structure qui d�finit ces r�gles de conversion, genre une classe de traits.
Code:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 template <typename T1, typename T2> struct MachinTraits; template <> struct MachinTraits<float, int> {typedef float Type;}; template <> struct MachinTraits<double, int> {typedef double Type;}; template <> struct MachinTraits<char, int> {typedef int Type;}; // ... pour chaque paire de types ! template <typename T1, typename T2> Vector<MachinTraits<T1, T2>::Type> operator +(const Vector<T1>&, const Vector<T2>&);
Apr�s, il y a peut-�tre moyen de faire �a plus simplement (genre en utilisant la taille pour les types entiers), mais l'id�e est l�.

25/01/2007, 15h13
grob1212

Merci Laurent,

il y a encore bien des aspects que je ne ma�trise pas en C++ (dont les traits). Il faudrait que je trouve une r�f�rence bien compl�te sur le sujet.
25/01/2007, 15h35
Jean-Marc.Bourguet

The Complete Template Guide, de Vandevoorde et Josutis, est indispensable si on touche aux templates en profondeur.
25/01/2007, 15h46
grob1212

D�cid�ment, quelle r�activit� sur le forum, je suis vraiment impressionn� :)

Je suis entrain de tester la m�thode avec les traits. M�me si c'est un peu lourd, en se limitant � quelques types, c'est encore g�rable. Encore quelques petites erreurs � corriger et je posterai le source (aidera-t-il quelqu'un ?)

Dans tous les cas, merci beaucoup � tous, je vais de ce pas voir la r�f�rence.
25/01/2007, 15h58
loufoque

On peut aussi faire typeof(double(0) + float(0)) si tu utilises GCC ou autre avec extensions du genre (qui devraient �tre aussi disponibles dans C++09)

On peut peut-�tre le faire aussi avec result_of, mais je vois pas trop comment.
25/01/2007, 20h43
r0d

Citation:

Envoy� par grob1212

Encore quelques petites erreurs � corriger et je posterai le source (aidera-t-il quelqu'un ?)

Oui bien s�r. Il y a un topic d�di� � cela sur le forum. Tout code (propre et qui fonctionne) est le bienvenu :D
26/01/2007, 10h46
Charlemagne

J'ai moi m�me �t� confront� � ce genre de probl�mes pour l'impl�mentation d'une biblioth�que math�matique (GPL):
http://www.ient.rwth-aachen.de/team/...al/genial.html

Regarde plus particuli�rement la page suivante de ma doc (en anglais):
http://www.ient.rwth-aachen.de/team/...e70180x34f6b7c

Voici la syntaxe que j'utilise:

DenseVector<int>::self X(4,1); // X=[1 1 1 1]
DenseVector<float>::self Y(4,1.5); // Y=[1.5 1.5 1.5 1.5]
cout << X+Y << endl; // [2.5 2.5 2.5 2.5]
cout << X+value_cast<int>(Y) << endl; // [2 2 2 2]
26/01/2007, 10h59
JolyLoic

Citation:

Envoy� par Jean-Marc.Bourguet

The Complete Template Guide, de Vandevoorde et Josutis, est indispensable si on touche aux templates en profondeur.

C'est C++ Templates, the complete guide le titre, et j'appuie Jean-Marc quant � la qualit� de ce livre.
26/01/2007, 11h01
Laurent Gomila

Citation:

J'ai moi m�me �t� confront� � ce genre de probl�mes pour l'impl�mentation d'une biblioth�que math�matique (GPL):
http://www.ient.rwth-aachen.de/team/...al/genial.html

Regarde plus particuli�rement la page suivante de ma doc (en anglais):
http://www.ient.rwth-aachen.de/team/...e70180x34f6b7c

Ce qui aurait �t� int�ressant serait que tu nous dises comment tu as g�r� �a dans ton code ;)

Citation:

Envoy� par Laurent Gomila

Ce qui aurait �t� int�ressant serait que tu nous dises comment tu as g�r� �a dans ton code ;)

Mon impl�mentation des "expression templates" utilise en arri�re plan le genre de m�ta-programmation suivante. Il est possible de faire plus �volu� pour choisir les promotions, mais cette impl�mentation m'a toujours suffis.

Code:

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template<int cond,class A, class B> struct IF {};
template<class A,class B> struct IF<0, A, B> { typedef B RET; };
template<class A,class B> struct IF<1, A, B> { typedef A RET; };
 
template<int m,int n> struct EQUAL         { enum { RET=(m==n)?1:0 }; };
template<int m,int n> struct NOT_EQUAL     { enum { RET=(m!=n)?1:0 }; };
template<int m,int n> struct LOWER         { enum { RET=(m<n)?1:0 }; };
template<int m,int n> struct GREATER       { enum { RET=(m>n)?1:0 }; };
template<int m,int n> struct LOWER_EQUAL   { enum { RET=(m<=n)?1:0 }; };
template<int m,int n> struct GREATER_EQUAL { enum { RET=(m>=n)?1:0 }; };
 
 
 
 
template<class T> struct promotion {  };
 
#define DECLARE_PROMOTION(TYPE,RANK) template<> struct promotion< TYPE > { enum { rank = RANK }; }; template<> struct promotion<const TYPE > { enum { rank = RANK }; };
 
DECLARE_PROMOTION(unsigned char,         1)
DECLARE_PROMOTION(char,                  2)
DECLARE_PROMOTION(unsigned short,        3)
DECLARE_PROMOTION(short,                 4)
DECLARE_PROMOTION(unsigned int,          5)
DECLARE_PROMOTION(int,                   6)
DECLARE_PROMOTION(unsigned long,         7)
DECLARE_PROMOTION(long,                  8)
DECLARE_PROMOTION(float,                 9)
DECLARE_PROMOTION(double,               10)
DECLARE_PROMOTION(long double,          11)
 
template<class T>
struct promotion_traits
{
  typedef T value_type;
};
 
template<class T>
struct promotion_traits<const T>
{
  typedef typename promotion_traits<T>::value_type value_type;
};
 
template<class T1,class T2>
struct promotion2_traits
{
  typedef typename IF<LOWER<promotion<T1>::rank,promotion<T2>::rank>::RET, T2, T1>::RET value_type;
//  typedef T1 value_type;
};
 
template<class T1,class T2> struct promotion2_traits<const T1,      T2> { typedef typename promotion2_traits<T1,T2>::value_type value_type; };
template<class T1,class T2> struct promotion2_traits<      T1,const T2> { typedef typename promotion2_traits<T1,T2>::value_type value_type; };
template<class T1,class T2> struct promotion2_traits<const T1,const T2> { typedef typename promotion2_traits<T1,T2>::value_type value_type; };
 
template<class G> class Vector;
template<class G,class V> struct promotion2_traits<Vector <G>,complex<V> > { typedef typename Vector<G>::template rebind<typename promotion2_traits<typename Vector<G>::const_value_type,complex<V> >::value_type>::other value_type; };
template<class V,class G> struct promotion2_traits<complex<V>,Vector <G> > { typedef typename Vector<G>::template rebind<typename promotion2_traits<complex<V>,typename Vector<G>::const_value_type >::value_type>::other value_type; };
 
template<class G> class Matrix;
template<class G,class V> struct promotion2_traits<Matrix <G>,complex<V> > { typedef typename Matrix<G>::template rebind<typename promotion2_traits<typename Matrix<G>::const_value_type,complex<V> >::value_type>::other value_type; };
template<class V,class G> struct promotion2_traits<complex<V>,Matrix <G> > { typedef typename Matrix<G>::template rebind<typename promotion2_traits<complex<V>,typename Matrix<G>::const_value_type >::value_type>::other value_type; };
 
template<int D,class G> class Array;
template<int D,class G,class V>   struct promotion2_traits<Array<D,G >,complex<V>  > { typedef typename Array<D,G>::template rebind<typename promotion2_traits<typename Array<D,G>::const_value_type,complex<V> >::value_type>::other value_type; };
template<class V,int D,class G>   struct promotion2_traits<complex<V> ,Array<D,G > > { typedef typename Array<D,G>::template rebind<typename promotion2_traits<complex<V> ,typename Array<D,G>::const_value_type>::value_type>::other value_type; };
 
 
template<class T1,class T2,class T3>
struct promotion3_traits
{
  typedef typename promotion2_traits<typename promotion2_traits<T1,T2>::value_type, T3>::value_type value_type;
//  typedef T1 value_type;
};
 
#define PROMOTE(T) typename promotion_traits< T >::value_type
//#define PROMOTE2(T1,T2) T1
#define PROMOTE2(T1,T2) typename promotion2_traits< T1,T2 >::value_type
//#define PROMOTE3(T1,T2,T3) T1
#define PROMOTE3(T1,T2,T3) typename promotion3_traits< T1,T2,T3 >::value_type

27/01/2007, 09h35
grob1212

Merci Charlemagne, et joli travail. Je crois que tout cela va me faire progresser rapidement. Mon probl�me est que je ne raisonne pas encore en consid�rant la m�ta-programmation comme un langage � part enti�re (en somme j'ai encore du mal � me faire aux IF<>...), mais ca va venir.

A titre de curiosit� combien de temps as-tu mis pour d�velopper ta librairie (en s�parant la formation aux expression templates du d�veloppement proprement dit) ? Etait-ce seul ou en �quipe ?

Merci � tous pour ces contributions. Si vous en avez d'autres je suis preneur :)
27/01/2007, 12h32
Charlemagne

Citation:

Envoy� par grob1212

A titre de curiosit� combien de temps as-tu mis pour d�velopper ta librairie (en s�parant la formation aux expression templates du d�veloppement proprement dit) ? Etait-ce seul ou en �quipe ?

Seul. (mes coll�gues ne programment qu'en C ou Matlab)
J'ai d�but� la librairie y'a environ 6 ans.
Depuis 1 an, je n'y apporte plus trop d'extensions, je me contente principalement de la maintenir.
J'ai pas mal d'autres modules math�matiques rattach�s � cette librairie, dont je me sers en traitement d'images, mais j'estime qu'ils ne sont pas assez g�n�raux, utiles ou accomplis pour �tre mis en ligne.

S�parer le temps de programmation des "expression templates" du reste n'est pas facile car je n'utilise pas vraiment les "expression templates", mais une impl�mentation personnelle qui est indissociable des vecteurs/matrices.
Dans l'ensemble, mes containers Vector/Matrix n'ont plus trop �volu�s apr�s la 1�re ann�e de programmation, repr�sentant peut-�tre 6 mois de travail � temps plein. Mais par la suite, bien d'autres modules sont venus se greffer...