Problème de classes template + CRTP

**Kaluza** · 01/08/2012, 15h10

Bonjour à tous.

Je suis en train d'implémenter une bibliothèque d'algèbre linéaire pour des petits vecteurs et matrices + des fonctions répondant à mon domaine de recherche et j'ai un petit problème. Je connaissais vaguement le CRTP, et après quelques tests, il s'avère que c'est bien adapté à ce que je veux faire. J'ai donc fait un petit programme de test, mais il reste un souci.

Voici d'abord le programme de test (le pb est à l'avant dernière ligne) :

Code :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

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#include <iostream>
#include <initializer_list>
#include <type_traits>
 
// Abstract class
template<class TCRTP, class T, unsigned int TSIZE> class AbstractArray
{
    // Constructor
    public:
        inline AbstractArray() : _data{}
        {
            std::cout<<"AbstractArray::AbstractArray()"<<std::endl;
        }
 
    // Copy constructor
    public:
        template<class TCRTP0, class T0> inline AbstractArray(const AbstractArray<TCRTP0, T0, TSIZE> &rhs)
        {
            std::cout<<"AbstractArray::AbstractArray(const AbstractArray<TCRTP0, T0, TSIZE> &rhs)"<<std::endl;
            for(unsigned int i = 0; i < TSIZE; ++i) {
                _data[i] = rhs[i];
            }
        }
 
    // Initializer list constructor
    public:
        template<class T0> inline AbstractArray(const std::initializer_list<T0>& rhs)
        {
            std::cout<<"AbstractArray::AbstractArray(const std::initializer_list<T0>& rhs)"<<std::endl;
            const T0* it = rhs.begin();
            for (unsigned int i = 0; i < TSIZE; ++i) {
                _data[i] = *it;
                ++it;
            }
        }
 
    // Destructor
    public:
        inline ~AbstractArray()
        {
            std::cout<<"AbstractArray::~AbstractArray()"<<std::endl;
        }
 
    // Subscript operator
    public:
        inline const T& operator[](const unsigned int i) const
        {
            std::cout<<"AbstractArray::operator[](const unsigned int i) const"<<std::endl;
            return _data[i];
        }
        inline T& operator[](const unsigned int i)
        {
            std::cout<<"AbstractArray::operator[](const unsigned int i)"<<std::endl;
            return _data[i];
        }
 
    // Assignment operator
    public:
        template<class TCRTP0, class T0> inline AbstractArray<TCRTP, T, TSIZE>& operator=(const AbstractArray<TCRTP0, T0, TSIZE>& rhs)
        {
            std::cout<<"AbstractArray::operator=(const AbstractArray<TCRTP0, T0, TSIZE>& rhs)"<<std::endl;
            for (unsigned int i = 0; i < TSIZE; ++i) {
                _data[i] = rhs[i];
            }
            return *this;
        }
 
    // Sum assignment
    public:
        template<class TCRTP0, class T0> inline AbstractArray<TCRTP, T, TSIZE>& operator+=(const AbstractArray<TCRTP0, T0, TSIZE>& rhs)
        {
            std::cout<<"AbstractArray::operator+=(const AbstractArray<TCRTP0, T0, TSIZE>& rhs)"<<std::endl;
            for (unsigned int i = 0; i < TSIZE; ++i) {
                _data[i] += rhs[i];
            }
            return *this;
        }
 
    // Sum operator
    public:
        template<class T0> inline AbstractArray<TCRTP, typename std::common_type<T, T0>::type, TSIZE> operator+(const AbstractArray<TCRTP, T0, TSIZE>& rhs) const
        {
            return AbstractArray<TCRTP, typename std::common_type<T, T0>::type, TSIZE>(*this) += rhs;
        }
 
    // Data members
    protected:
        T _data[TSIZE];
};
 
// Array class
template<class T, unsigned int TSIZE> class NArray : public  AbstractArray<NArray<T, TSIZE>, T, TSIZE>
{
    // Constructor
    public:
        inline NArray() : AbstractArray<NArray<T, TSIZE>, T, TSIZE>()
        {
            std::cout<<"NArray::NArray()"<<std::endl;
        }
 
    // Copy constructor
    public:
        template<class TCRTP0, class T0> inline NArray(const AbstractArray<TCRTP0, T0, TSIZE> &rhs) : AbstractArray<NArray<T, TSIZE>, T, TSIZE>(rhs)
        {
            std::cout<<"NArray::NArray(const AbstractArray<TCRTP0, T0, TSIZE> &rhs)"<<std::endl;
        }
 
    // Initializer list constructor
    public:
        template<class T0> inline NArray(const std::initializer_list<T0>& rhs) : AbstractArray<NArray<T, TSIZE>, T, TSIZE>(rhs)
        {
            std::cout<<"NArray::NArray(const std::initializer_list<T0>& rhs)"<<std::endl;
        }
 
    // Destructor
    public:
        inline ~NArray()
        {
            std::cout<<"NArray::~NArray()"<<std::endl;
        }
};
 
// Vector class
template<class T, unsigned int TSIZE> class NVector : public  AbstractArray<NVector<T, TSIZE>, T, TSIZE>
{
    // Constructor
    public:
        inline NVector() : AbstractArray<NVector<T, TSIZE>, T, TSIZE>()
        {
            std::cout<<"NVector::NVector()"<<std::endl;
        }
 
    // Copy constructor
    public:
        template<class TCRTP0, class T0> inline NVector(const AbstractArray<TCRTP0, T0, TSIZE> &rhs) : AbstractArray<NVector<T, TSIZE>, T, TSIZE>(rhs)
        {
            std::cout<<"NVector::NVector(const AbstractArray<TCRTP0, T0, TSIZE> &rhs)"<<std::endl;
        }
 
    // Initializer list constructor
    public:
        template<class T0> inline NVector(const std::initializer_list<T0>& rhs) : AbstractArray<NVector<T, TSIZE>, T, TSIZE>(rhs)
        {
            std::cout<<"NVector::NVector(const std::initializer_list<T0>& rhs)"<<std::endl;
        }
 
    // Destructor
    public:
        inline ~NVector()
        {
            std::cout<<"NVector::~NVector()"<<std::endl;
        }
};
 
// Main
int main()
{
    NArray<double, 3> a1({1., 2., 3.});
    std::cout<<std::endl;
    NArray<int, 3> a2({4., 5., 6.});
    std::cout<<std::endl;
    NArray<double, 3> a3({7., 8., 9.});
    std::cout<<std::endl;
    NVector<double, 3> v1({11., 12., 13.});
    std::cout<<std::endl;
    NVector<double, 3> v2({14., 15., 16.});
    std::cout<<std::endl;
    NVector<double, 3> v3({17., 18., 19.});
    std::cout<<std::endl;
    NVector<int, 3> v4({20., 21., 22.});
    std::cout<<std::endl;
    a1 = a2;
    std::cout<<std::endl;
    std::cout<<"TEST -> a1 = "<<a1[0]<<" "<<a1[1]<<" "<<a1[2]<<std::endl;
    std::cout<<std::endl;
    v1 = a2;
    std::cout<<std::endl;
    std::cout<<"TEST -> v1 = "<<v1[0]<<" "<<v1[1]<<" "<<v1[2]<<std::endl;
    std::cout<<std::endl;
    v1 += a2;
    std::cout<<std::endl;
    std::cout<<"TEST -> v1 = "<<v1[0]<<" "<<v1[1]<<" "<<v1[2]<<std::endl;
    std::cout<<std::endl;
    v1 = a3+a3;
    std::cout<<std::endl;
    std::cout<<"TEST -> v1 = "<<v1[0]<<" "<<v1[1]<<" "<<v1[2]<<std::endl;
    std::cout<<std::endl;
    //v2 = v3+v4; // <- This line does not work : "error : no match for "operator+" in "v3+v4"
    std::cout<<std::endl;
    return 0;
}

Bref tout fonctionne à part quand j'appelle v2 = v3+v4 où v2 est un vecteur de double, v3 est un vecteur de double et v4 est un vecteur d'integer. (la somme de la ligne précédente v1 = a3 + a3, elle fonctionne, où tout est du même type).

Auriez vous une idée pour corriger le problème ?

D'autre part, si vous avez des idées pour améliorer l'efficacité ou la qualité du code (ou si vous constatez des trucs "dangereux" dans le code qui précède), avant que je me lance dans la conversion de l'implémentation actuelle à une implémentation basée sur cet exemple, vos conseils seront grandement appréciés (par contre, je ne vais pas me lancer dans de la "vraie" métaprogrammation car le loop unrolling du compilo connaissant la taille fixe des tableaux me suffit bien).

Merci infiniment

**ternel** · 01/08/2012, 15h43

Pour la qualité du code, il y a plusieurs choses à voir:

"public:" est un marqueur qui se propage, il n'est pas attaché à une instruction particulière. Il est inutile de le répéter devant chaque fonction (ca sent le javaiste)

inline n'est pas utile dans la définition d'une classe, mais requis partout ailleurs dans un en-tête.

utilise quelques typedef, éventuellement privés, dans les classes
par exemple parent_t et self_t
exemple avec NArray:

Code :

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// Array class
template<class T, unsigned int TSIZE>
class NArray : public  AbstractArray<NArray<T, TSIZE>, T, TSIZE> {
	private:
		typedef AbstractArray<NArray<T, TSIZE>, T, TSIZE> parent_t;
	public:
		NArray() : parent_t() {}
 
		template<class TCRTP0, class T0>
		NArray(const parent_t &rhs) : parent_t(rhs) {}
 
		template<class T0>
		NArray(const std::initializer_list<T0>& rhs) :AbstractArray<NArray<T, TSIZE>, T, TSIZE>(rhs) {}
 
		// Destructor
		~NArray() {}
};

On ne dois jamais utiliser d'identificateur commencant par un '_', ils sont réservés pour les compilateurs.
Dans AbstractArray, j'utiliserai l'un des noms suivants:

data
m_data
mData
data_m

avec une préférence pour data.

Si tu veux une taille fixe, tu peux regarder du coté de <array>, avec std::array<typename, int>

Il n'est pas toujours requis de rappeler les parametres templates d'une fonction membre.
par exemple, ceci suffirait dans AbstractArray:

Code :

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template<class TCRTP0, class T0>
AbstractArray& operator+=(const AbstractArray<TCRTP0, T0, TSIZE>& rhs);

**Bousk** · 01/08/2012, 16h07

Bonjour,

est-ce que v2 += v4 fonctionne ?
Si oui, alors c'est juste une erreur d'innatention je pense :
Ton opérateur += est déclaré comme ceci

Code :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

template<class TCRTP0, class T0> inline AbstractArray<TCRTP, T, TSIZE>& operator+=(const AbstractArray<TCRTP0, T0, TSIZE>& rhs)

Tandis que ton opérateur + est déclaré comme ceci

Code :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

template<class T0> inline AbstractArray<TCRTP, typename std::common_type<T, T0>::type, TSIZE> operator+(const AbstractArray<TCRTP, T0, TSIZE>& rhs) const

Ce qui t'interdit de sommer un Abstract<double> avec un Abstract<int>, tu ne peux sommer que Abstract<T> avec un autre Abstract<T>.

En tous cas, les opérateurs + et += devraient avoir une signature quasi similaire, donc ça me surprend.

Invité · 01/08/2012, 16h33

On ne dois jamais utiliser d'identificateur commencant par un '_', ils sont réservés pour les compilateurs.

pas exactement.
_estOk
tant qu'apres l'underscore est une minuscule et que c'est dans un namespace style la classe, c'est bon.

**gbdivers** · 01/08/2012, 17h24

@galerien69
En effet, c'est pas interdit. Par contre, on recommande souvent de ne pas utiliser de mot commençant par _ pour éviter les erreurs. Mais c'est plus une question de style et de sécurité

@Kaluza
C'est effectivement un problème avec l'absence de paramètre template TCRTP0 comme l'a dit Bousk

Regarde en détail la signature de la fonction cherchée par le compilateur. Pour évaluer v4 + v3, le compilateur cherche (v4)::operator+

Code :

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v4 -> 
    NV<double, 3> : AA< NV<double, 3>, double, 3>

v4::operator+   -> 
    template<T0>
    NV<double, 3> : AA< NV<double, 3>, double, 3> :: 
    operator+ ( AA< TCRTP = NV<double, 3>, T0, TSIZE =3> )

v3 -> 
    NV<int, 3> : AA< NV<int, 3>, int, 3>

Il n'y a pas de type T0 pouvant correspondre pour v3 -> le compilateur ne trouve pas

En ajouter TCRTP en paramètre template, ça fonctionne :

Code :

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template<class TCRTP0, class T0>
inline AbstractArray<TCRTP0, typename std::common_type<T, T0>::type, TSIZE>
operator+ (const AbstractArray<TCRTP0, T0, TSIZE>& rhs) const
{
    return AbstractArray<TCRTP, typename std::common_type<T, T0>::type, TSIZE> (*this) += rhs;
}

Par contre, il peut y avoir très clairement un problème avec common_type, puisque que le type retourné peut ne pas correspondre à T dans le TCRP...

En fait, en terme de design, je trouve pas ça top d'avoir le type manipulé en interne en double dans les paramètres template (dans TCRTP et dans T).
Je te conseille de garder que le paramètre TCRTP et de récupérer T et SIZE comme membre de TCRTP :

Code :

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template<class TCRTP> 
class AbstractArray {
    (...)
public:
    template<class TCRTP0>
    inline AbstractArray<
            typename std::common_type<
                typename TCRTP::internal_type, 
                typename TCRTP0::internal_type
            >::type
        >
    operator+ (const AbstractArray<TCRTP0>& rhs) const
    {
        typedef typename TCRTP::internal_type lhs_type;
        typedef typename TCRTP0::internal_type rhs_type;
        typedef typename std::common_type<lhs_type, rhs_type>::type internal_return_type;
        typedef AbstractArray<internal_return_type> return_type;
 
        return static_cast<return_type>((*this) += rhs); // moche ça
    }
};
 
template<class T, unsigned int TSIZE>
class NVector : public  AbstractArray<NVector<T, TSIZE>>
{
    typedef T internal_type;
    typedef SIZE internal_size;
(...)
};

par contre, je ne vais pas me lancer dans de la "vraie" métaprogrammation car le loop unrolling du compilo connaissant la taille fixe des tableaux me suffit bien

Cette phrase me fait tiquer. En général, on perd du temps à réimplémenter pour des besoins spécifique (souvent, pour des raisons de performances ou parce que le compilateur ne gère pour des libs numériques récentes). Là clairement tu ne cherches pas la performance si tu te contentes du déroulage des boucles et tu utilises un compilateur récent
Pourquoi refais tu tout ça du coup ?

**ternel** · 02/08/2012, 10h12

J'ai une autre suggestion.

Tu veux constituer une librairie de manipulation de vecteurs et matrices.

Pour les vecteurs, pourquoi ne pas utiliser std::array<T, N>, et définir les operateurs mathématiques comme fonctions libres.

De même pour les matrices, se seront des std::array<std::array<T, N>, M>.

Je ne garantis pas que ce soit le résultat attendu, cependant.

PS: Je vais personnellement essayer, parce que ce type de librairie me sera utile. Merci pour m'avoir donné ce projet

**Kaluza** · 02/08/2012, 11h21

Merci pour votre aide, tout cela est très instructif, j'avais effectivement oublié un typename.

@ gbdivers

En fait, en terme de design, je trouve pas ça top d'avoir le type manipulé en interne en double dans les paramètres template (dans TCRTP et dans T).
Je te conseille de garder que le paramètre TCRTP et de récupérer T et SIZE comme membre de TCRTP :

Oui effectivement ta méthode est meilleure. Je me demandais si pour passer les types, une classe de traits n'était pas adaptée.
Et d'autre part par quoi tu remplacerais ce que tu as noté "moche ça" dans ton code ?

Cette phrase me fait tiquer. En général, on perd du temps à réimplémenter pour des besoins spécifique (souvent, pour des raisons de performances ou parce que le compilateur ne gère pour des libs numériques récentes). Là clairement tu ne cherches pas la performance si tu te contentes du déroulage des boucles et tu utilises un compilateur récent
Pourquoi refais tu tout ça du coup ?

En fait si, je recherche la performance, mais disons pour un temps de codage "raisonnable". Et dans tous les benchs que j'ai pu faire, le fait est que dans la pratique, avec du CRTP et des tableaux C "fixes" tel qu'ici j'obtiens pratiquement les même perfs que si je faisais des opérations sur des variables qui n'étaient pas dans des tableaux. A titre de comparaison les std::valarray sont environ 8 fois plus lents. Je ne sais pas trop pour quoi, mais disons que cette méthode fonctionne très bien sans même passer par de l'expression template bourrin.

Le but n'est pas du tout de faire quelque chose à la manière de BLAS, mais de pouvoir travailler efficacement avec de petits tableaux fixes : des vecteurs, des tenseurs ou des connexions affines. Comme je n'ai rien trouvé qui me satisfait pleinement, je recode tout from scratch, comme ça en plus je peux "tuner" à la main certains truc dont j'ai besoin. Au final c'est pour faire de la relativité générale.

**ternel** · 02/08/2012, 11h31

Envoyé par Kaluza

Le but n'est pas du tout de faire quelque chose à la manière de BLAS, mais de pouvoir travailler efficacement avec de petits tableaux fixes : des vecteurs, des tenseurs ou des connexions affines. (...) Au final c'est pour faire de la relativité générale.

Quand tu auras terminé, et si tu la diffuse sous une licence libre, tu pourrais mettre ici un lien vers ta librairie? Elle m'intéresse beaucoup.

PS: ma "solution" n'est pas exactement possible parce que operator= et operator+= doivent être des fonctions membres.
Mais je pense qu'une classe héritant (publiquement?) de std::array peut fonctionner

**gbdivers** · 02/08/2012, 11h41

Envoyé par Kaluza

Et d'autre part par quoi tu remplacerais ce que tu as noté "moche ça" dans ton code ?

C'est moche parce que tu écris dans this (dans lhs donc) alors que l'opérateur + ne dois pas modifier lhs. En fait, quand tu écris

Code :

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v2 = v3+v4;

Tu fais en fait :

Code :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

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v3 += v4;
v2 = v3;

Et ça, c'est très moche (l'opérateur ne fait pas ce qu'on attend normalement de lui)

Envoyé par Kaluza

En fait si, je recherche la performance, mais disons pour un temps de codage "raisonnable". Et dans tous les benchs que j'ai pu faire, le fait est que dans la pratique, avec du CRTP et des tableaux C "fixes" tel qu'ici j'obtiens pratiquement les même perfs que si je faisais des opérations sur des variables qui n'étaient pas dans des tableaux. A titre de comparaison les std::valarray sont environ 8 fois plus lents. Je ne sais pas trop pour quoi, mais disons que cette méthode fonctionne très bien sans même passer par de l'expression template bourrin.

Le but n'est pas du tout de faire quelque chose à la manière de BLAS, mais de pouvoir travailler efficacement avec de petits tableaux fixes : des vecteurs, des tenseurs ou des connexions affines. Comme je n'ai rien trouvé qui me satisfait pleinement, je recode tout from scratch, comme ça en plus je peux "tuner" à la main certains truc dont j'ai besoin. Au final c'est pour faire de la relativité générale

Oui, je comprend le raisonnement (tout au moins, je l'entend souvent ; j'ai d'ailleurs déjà eu de tels raisonnements)
Mais en terme de temps de dev, tu n'auras jamais mieux qu'utiliser une libs toute prête. Et en terme de performance, tu n'auras pas mieux non plus, sauf à beaucoup bosser dessus.
Par exemple, pour NT2 (la lib numérique de JoelF), ils sont à plusieurs dessus (mais pas à plein temps) depuis plusieurs années
Mais bon, c'est ton boulot, fais comme tu veux

**Kaluza** · 02/08/2012, 13h24

Oui, je comprend le raisonnement (tout au moins, je l'entend souvent ; j'ai d'ailleurs déjà eu de tels raisonnements)
Mais en terme de temps de dev, tu n'auras jamais mieux qu'utiliser une libs toute prête. Et en terme de performance, tu n'auras pas mieux non plus, sauf à beaucoup bosser dessus.
Par exemple, pour NT2 (la lib numérique de JoelF), ils sont à plusieurs dessus (mais pas à plein temps) depuis plusieurs années
Mais bon, c'est ton boulot, fais comme tu veux

J'ai bien réfléchi avant de me lancer là dedans : quels étaient mes besoins, qu'est-ce qui existait, quel allait être le temps nécessaire pour coder ça et est-ce que ce sera finalement du temps bien utilisé. L'étape lourde est de coder 1 classe avec du CRTP une fois pour toute, et après je dérive tout de ça (et là je gagne un temps monstrueux). C'est toujours mieux d'utiliser des libs toutes prêtes, mais il ne faut pas non plus se borner à ça. Après on arrive à des situations extrêmes ou on a des codes high-end qui s'appuient sur des libraries qui datent d'il y a 30 ans, complètement outdated et pas maintenables du tout (on a quelques personnes qui font encore du fortran 77 au labo, parce que pourquoi s'embêter à apprendre un nouveau langage si ça marche bien et si on a des libs qui nous permettent de faire ce que l'on veut...) que tout le monde continue d'utiliser parce que ça ne sert à rien de réinventer la roue (même si ça revient à mettre une roue de carrosse sur une voiture de sport).

Si il s'agissait de faire des millions d'opérations sur des matrices 100x100 ou plus j'aurai utilisé une librairie existante : il y en a plein qui font ce genre de choses de manière bien plus optimisée que je ne pourrai le faire. Dans mon cas, c'est plutôt des milliards d'opérations sur des matrices, vecteurs et tenseurs de dimension 3 ou 4 donc la problématique est un peu différente.

**ternel** · 02/08/2012, 14h12

J'ai refais une version similaire à la tienne, du moins, en fonctionnalités.
mais j'ai supprimé le CRTP

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#include <array>
 
#include <iostream>
#include <initializer_list>
#include <type_traits>
 
template <typename T, int SIZE>
class PVector : public std::array<T, SIZE>{
	public:
		//using std::array<T, SIZE>::array; //not yet available
		typedef std::array<T, SIZE> parent_t;
 
		PVector( const std::array<T, SIZE>& source ): parent_t(source) {}
 
		template <typename U>
		PVector(const std::array<U, SIZE>& source) {
		unsigned int i = 0;
			for(const U& u : source){
				(*this)[i++] = u;
				if(i==SIZE) break;
			}
		}
 
		template <typename U>
		PVector(const std::initializer_list<U>& source) {
			unsigned int i = 0;
			for(const U& u : source){
				(*this)[i++] = u;
				if(i==SIZE) break;
			}
		}
 
		template <typename U>
		PVector& operator=(const U& Other) {
			PVector Temp(Other);
			parent_t::swap(Temp);
			return *this;
		}
 
		template <typename U>
		PVector& operator+=(const std::array<U, SIZE>& source){
			for (unsigned int i = 0; i < SIZE; ++i) (*this)[i] += source[i];
			return *this;
		}
 
		template <typename U>
		PVector& operator-=(const std::array<U, SIZE>& source){
			for (unsigned int i = 0; i < SIZE; ++i) (*this)[i] -= source[i];
			return *this;
		}
 
		template <typename U>
		PVector& operator*=(const U& facteur){
			for (T& t: *this) t *= facteur;
			return *this;
		}
 
		template <typename U>
		PVector& operator/=(const U& facteur){
			for (T& t : *this) t /= facteur;
			return *this;
		}
};//~Pvector
 
template <typename T, int SIZE>
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const PVector<T, SIZE>& v) {
	bool fresh=true;
	for (const T& t : v) os<<(fresh?(fresh=false,'['):' ')<<t;
	return os<<']';
}
 
template <typename T1, typename T2, int SIZE>
using res_t = PVector<typename std::common_type<T1, T2>::type, SIZE>;
 
template <typename T1, typename T2, int SIZE>
res_t<T1, T2, SIZE>
operator+(const PVector<T1, SIZE>& a, const PVector<T2, SIZE>& b){
	return res_t<T1, T2, SIZE>(a) += b;
}
 
template <typename T1, typename T2, int SIZE>
res_t<T1, T2, SIZE>
operator-(const PVector<T1, SIZE>& a, const PVector<T2, SIZE>& b){
	return res_t<T1, T2, SIZE>(a) -= b;
}
 
// Vector class
template<typename T, unsigned int TSIZE>
class NVector : public  PVector<T, TSIZE> {
	private:
		typedef PVector<T, TSIZE> parent_t;
 
	public:
		NVector() : parent_t() {}
 
		template<typename U>
		NVector(const PVector<U, TSIZE> &rhs) : parent_t(rhs){}
 
		template<class U>
		NVector(const std::initializer_list<U>& rhs) : parent_t(rhs){}
 
		~NVector(){}
};
 
// Vector class
template<typename T, unsigned int TSIZE>
class NArray : public  PVector<T, TSIZE> {
	private:
		typedef PVector<T, TSIZE> parent_t;
 
	public:
		NArray() : parent_t() {}
 
		template<typename U>
		NArray(const PVector<U, TSIZE> &rhs) : parent_t(rhs){}
 
		template<class U>
		NArray(const std::initializer_list<U>& rhs) : parent_t(rhs){}
 
		~NArray(){}
};
 
using namespace std;
 
// Main
int main() {
	PVector<double, 3> alep {1., 2., 3.};
	cout << "alep   : "<< alep << endl;
	cout << "alep*=2: "<< (alep *= 2) << endl;
	cout << "alep/=2: "<< (alep /= 2) << endl;
 
	NArray<double, 3> a1 {1., 2., 3.};
	NArray<int, 3> a2({4., 5., 6.});
	NArray<double, 3> a3({7., 8., 9.});
 
	cout << "a1="<< a1 << endl;
	cout << "a2="<< a2 << endl;
	cout << "a3="<< a3 << endl;
 
	a1 = a2;
	cout << "a1=a2: "<< a1 << endl;
 
	NVector<double, 3> v1({11., 12., 13.});
	cout << "v1="<< v1 << endl;
 
	NVector<double, 3> v2({14., 15., 16.});
	cout << "v2="<< v2 << endl;
 
	NVector<double, 3> v3({17., 18., 19.});
	cout << "v3="<< v3 << endl;
 
	NVector<int, 3> v4({20., 21., 22.});
	cout << "v4="<< v4 << endl;
 
	v1 = a2;
	cout << "v1="<< v1 << endl;
 
	v1 += a2;
	cout << "v1 += a2  : "<< v1 << endl;
 
	v1 = a3+a3;
	cout << "v2 = a3+a4: "<< v1 << endl;
 
	v2 = v3+v4;
	cout << "v2 = v3+v4: "<< v1 << endl;
 
	return 0;
}

Ceci compile avec gcc 4.7.0.

J'espère que ca t'aidera.
Ton code présentait quelques surprises, par exemple dans tes constructeurs, il y a des possibilités d'erreur sur les tailles.

**Kaluza** · 02/08/2012, 14h16

Ton code présentait quelques surprises, par exemple dans tes constructeurs, il y a des possibilités d'erreur sur les tailles.

J'arrive pas bien à voir d'où pouvait venir le pb. Tu aurais plus de détails ?

Si j'arrive à faire ce que je veux, ce sera dans un premier temps sous licence CeCILL-B puis peut être à terme un passage à du GNU.

**ternel** · 02/08/2012, 14h23

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    // Initializer list constructor
    public:
        template<class T0> inline AbstractArray(const std::initializer_list<T0>& rhs)
        {
            std::cout<<"AbstractArray::AbstractArray(const std::initializer_list<T0>& rhs)"<<std::endl;
            const T0* it = rhs.begin();
            for (unsigned int i = 0; i < TSIZE; ++i) {
                _data[i] = *it;
                ++it;
            }
        }

Dans ce constructeur, si la liste est trop courte, tu recois une exception, au lieu d'initier à 0.
Ce peut être voulu, mais ce n'est pas explicite.

J'ai pris l'autre choix, en itérant la liste plutot que de balayer les cases.
Et j'ai le sentiment (sans plus) que dans les opérations, nous avons un risque de conversion impossible.

**Kaluza** · 02/08/2012, 14h30

Ok tu me rassures.
C'est pris en compte dans ma classe originale. En fait j'avais d'abord commencer à coder ça sans CRTP dans un fichier faisant quelques milliers de lignes, mais ce n'était pas pratique pour l'architecture du reste de la lib. Du coup là je testais un tout petit exemple avec du CRTP et une fois que j'aurais bien compris le bon design à adopter, je convertirais ma version originale dans la version avec CRTP.

**gbdivers** · 02/08/2012, 14h55

Envoyé par Kaluza

J'ai bien réfléchi avant de me lancer là dedans : quels étaient mes besoins, qu'est-ce qui existait, quel allait être le temps nécessaire pour coder ça et est-ce que ce sera finalement du temps bien utilisé. L'étape lourde est de coder 1 classe avec du CRTP une fois pour toute, et après je dérive tout de ça (et là je gagne un temps monstrueux).

C'est donc une réflexion purement théorique qui a orienté ton choix. Et tu gagnes un temps monstrueux par rapport à la version sans CRTP ou par rapport au libs ?

Pour moi (avis personnel), c'est de l'optimisation prématurée : tu n'as pas mesurer les performances et détecter les problèmes avant de partir sur cette forme d'optimisation. La démarche n'est pas bonne (plus précisément, tu aurais fait ça dans mon labo, je t'aurais tapé sur les doigts)

La "bonne" démarche (toujours avis personnel), c'est de partir sur une abstraction de la lib de calcul pour écrire le code métier, d'implémenter une première version de l'abstraction avec une lib existante, mesurer les perfs puis seulement de coder une nouvelle lib si nécessaire.

Pour être plus concret. On imagine que tu partes d'une abstraction suivante :

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template <class T> 
struct blas_traits {
    typedef T::vector vector;
    typedef T::matrix matrix;
    typedef T::matrix_vector_prod matrix_vector_prod; // j'aime les noms simple :)
    ...
};

Ensuite, tu écris ton code métier en utilisant cette abstraction.

Code :

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template <class T>
blas_traits<T>::matrix foo() {
    blas_traits<T>::vector v1;
    blas_traits<T>::matrix m1;
    return blas_traits<T>::matrix_vector_prod(v1, m1);
}

Tu peux alors utiliser une lib existante pour implémenter ton abstraction, par exemple boost ublas :

Code :

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#include <boost/numeric/ublas/vector.hpp>
#include <boost/numeric/ublas/matrix.hpp>
 
class boost_ublas_tag;
 
template <> 
struct blas_traits<boost_ublas_tag> {
    using namespace boost::numeric::ublas;
 
    typedef vector<double>vector;
    typedef matrix<double> matrix;
    typedef matrix_vector_prod1<matrix, matrix, vector> matrix_vector_prod;
    ...
};

Là, ton code est fonctionnel, tu peux tester les performances. Ensuite seulement tu implémentes d'autres fonctions si nécessaire

Code :

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#include <array>
 
class mylib_tag;
 
template <> 
struct blas_traits<mylib_tag> {
    using std::array;
 
    template<class TCRTP, class T, unsigned int TSIZE> 
    class AbstractArray
    {};
 
    template<class T, unsigned int TSIZE> 
    class vector : public  AbstractArray<NArray<T, TSIZE>, T, TSIZE>
    {};
 
    template<class T, unsigned int TSIZE> 
    class matrix : public  AbstractArray<NVector<T, TSIZE>, T, TSIZE>
    {};
    ...
};

**Kaluza** · 02/08/2012, 15h19

C'est donc une réflexion purement théorique qui a orienté ton choix. Et tu gagnes un temps monstrueux par rapport à la version sans CRTP ou par rapport au libs ?

Pour moi (avis personnel), c'est de l'optimisation prématurée : tu n'as pas mesurer les performances et détecter les problèmes avant de partir sur cette forme d'optimisation. La démarche n'est pas bonne (plus précisément, tu aurais fait ça dans mon labo, je t'aurais tapé sur les doigts)

La "bonne" démarche (toujours avis personnel), c'est de partir sur une abstraction de la lib de calcul pour écrire le code métier, d'implémenter une première version de l'abstraction avec une lib existante, mesurer les perfs puis seulement de coder une nouvelle lib si nécessaire.

Ca ne pars pas "de rien". On travaille avec un code Fortran datant des années 2000 pour simuler la structuration de l'Univers. Ayant pas mal modifier, étendu et optimiser ce code, je commence à le connaître, ses avantages et ses défauts. Récemment, on a fait tourner une simu sur 80000 cpus. Par contre on a touché vraiment les limites du code et l'implémentation actuelle ne va pas permettre d'aller beaucoup plus loin. On a déjà optimiser de tous les côtés, mais pour aller plus loin, c'est une grande refonte du code qui va être nécessaire. Un certain nombre de problèmes de design (surtout du côté de la gestion de la mémoire) ont été identifiés pour de tels runs. Pour le moment ça nous permet de faire de la science et c'est très bien comme ça.

Toutefois, ayant bien identifier les problèmes actuels sur 80000 cpus, connaissant mes besoins en post-traitement pour le pétaoctet de résultats, et ayant en tête un certain nombre d'extensions pour le futur (et préférant le C++ au Fortran), j'ai passé un certain temps à réfléchir à l'organisation d'un code en C++ qui répondrait exactement à mes besoins. Mais pour cela j'ai besoin de 3 briques de bases : une petite libraire d'algèbre linéaire pour la relativité générale (ce dont je parle ici), un module de géométrie multiconnexe 4D assez générique et un module d'utilitaires pour la gestion de la parallélisation/gestion du temps/gestion de la mémoire. Une fois que j'aurai ces 3 briques de bases optimisées pour éviter certains écueils de l'implémentation Fortran, je pourrai m'en donner à coeur joie.

**gbdivers** · 02/08/2012, 16h16

Te méprend pas, je ne dis pas que tu as tort de faire ça (peut être à la rigueur de le faire comme ça, mais j'ai fait aussi cette erreur quand j'ai abordé ce type de problématique)

Ce que je veux dire, c'est qu'il n'y a pas de juste milieu. Soit il faut faire toutes les optimisations possibles (et donc accepter de devoir passer du temps à apprendre toutes les problématiques et solutions du calcul numérique, de l'implémentation de libs de calcul, d'optimisation divers sur la compilation, la mémoire, les accélérations matériels, etc, etc, etc), soit il vaut mieux utiliser les outils existants

**Kaluza** · 02/08/2012, 17h17

Ah ok, j'avais peut être effectivement mal compris mais maintenant je vois exactement ce que tu veux dire

. Je serais dans un labo de l'INRIA avec des gens qui sont à la pointe de la programmation ça se passerait surement autrement, mais autour de moi, la plupart des gens codent en Fortran, n'utilisent pas de pointeurs, ne savent pas ce qu'est un objet et encore moins un template. Comme moi, ils ont appris la programmation sur le tas comme un outil pour la physique, mais disons que j'ai pris gout aux techniques avancées (ce mot est très relatif hein) du C++ pour avoir du code générique et facile à maintenir sur le long terme. J'essaye donc de me débrouiller du mieux que je peux, sans avoir trop de gens au taquet sur ces techniques autour de moi (à part sur stackoverflow et ici).

Pour en revenir à mon problème, je pense coder quelque chose qui ressemblerait à ça :

NAbstract<T> : classe CRTP qui implémente toutes les opérations sur les éléments d'un tableau C
NTraits<T> : classe de traits pour servir de passerelle entre les classes dérivées et NAbstract
NArray<T, SIZE> : classe dérivée de NAbstract d'un tableau simple
NVector<T, SIZE> : classe dérivée de NAbstract avec en plus quelques opérations vectorielles
NMatrix<T, N, M> : classe dérivée de NAbstract avec les opérations matricielles de base
NTensor<T, ORDER, DIM> classe dérivée de NAbstract pour les opérations sur les tenseurs
NAffineConnection<T, ORDER, DIM> classe dérivée de NAbstract pour les connexions affines

D'après les benchmarks que j'ai pu faire avec gcc et intel sur mon pc, sur notre serveur local et sur le supercalculateur qu'on utilise, NAbstract<T> en passant par des CRTP et des tableaux C a l'air d'être aussi rapide que quelque chose codé à la main avec des variables indépendantes. Ca me semble difficile de faire mieux...

Si tu as des remarques ou des conseils, je suis toujours preneur

**ternel** · 03/08/2012, 10h49

Envoyé par Kaluza

Je serais dans un labo de l'INRIA avec des gens qui sont à la pointe de la programmation ça se passerait surement autrement…

Ou pas, j'y ai fait plusieurs stages, et j'ai passé mon temps à raler sur les mêmes problèmes d'antiquité des habitudes.

Parce que le "jeu" c'était de prototyper pour des gens qui ont réappris à coder quand l'objet leur est tombé dessus, et qu'ils gardent les habitudes du Pascal et autre...

Cela dis, j'y ai beaucoup appris aussi. Et ton problème est intéressant.

Cependant, NVector et NArray n'ont pas d'intérêt à être séparées, la première contient strictement l'autre en terme de fonctionnalité.

Je pense faire une petite librairie, que je placerai sous LGPL.
Quand j'aurai fais les tenseurs, je la publierai.

**Kaluza** · 03/08/2012, 17h36

En fait j'ai du mal à comprendre comment ton code fonctionne gbdivers :

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template<class TCRTP> 
class AbstractArray {
    (...)
public:
    template<class TCRTP0>
    inline AbstractArray<
            typename std::common_type<
                typename TCRTP::internal_type, 
                typename TCRTP0::internal_type
            >::type
        >
    operator+ (const AbstractArray<TCRTP0>& rhs) const
    {
        typedef typename TCRTP::internal_type lhs_type;
        typedef typename TCRTP0::internal_type rhs_type;
        typedef typename std::common_type<lhs_type, rhs_type>::type internal_return_type;
        typedef AbstractArray<internal_return_type> return_type;
 
        return static_cast<return_type>((*this) += rhs); // moche ça
    }
};
 
template<class T, unsigned int TSIZE>
class NVector : public  AbstractArray<NVector<T, TSIZE>>
{
    typedef T internal_type;
    typedef SIZE internal_size;
(...)
};

Parce que ce qui est renvoyé, là c'est un AbstractArray<typename std::common_type< typename TCRTP::internal_type, typename TCRTP0::internal_type>::type> donc par exemple un AbstractArray<double>. C'est plutôt un AbstractArray<TCRTP<double, SIZE>> que je devrais renvoyer non ?

Si il y a un vrai problème là, est-ce que quelqu'un aurait une solution ?

EDIT : si il y a un vrai problème, j'ai l'impression que ma solution (par un heureux hasard parce que ce n'est pas volontaire) fonctionnerait mieux.

Parce qu'imaginons la situation suivante ou NArray est le type dérivé et NAbstract est la class de base qui se charge du CRTP :
NArray<double, 3> = NArray<int, 3>+NArray<double, 6>
Ca va donner un
NArray<double, 3> = NAbstract<NArray<int, 3>, double, 6>
Et NArray<double, 3> aura finalement les bonnes données de type "double".
Je suis d'accord que ce n'est pas hyper propre, mais ça marche non ? Si il y a une autre solution, je suis preneur.

Problème de classes template + CRTP

Langage C++

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