作为变量的C++表达式

Question

我正在DSEL上工作，并希望有以下内容：

Bra ij;
Ket kl, cd;

(ij||kl); // initialize some array
(ij||cd); // ditto

....
T(i,j,k,l)*(ij||kl); // do some math without recomputing (ij||kl)

所以从本质上讲，我想让表达式充当变量。有可能吗？

到目前为止，我的想法是有一个“单例”工厂，它使用expression (ij|kl)生成/查找数组。还要别的吗？

Answer 1

如果您不想重新计算ij||kl，那么只需将它们存储到该表达式返回的任何类型的变量中。这正是变量存在的原因之一。

好吧，这是我唯一能想到的方法，尽管听起来不是很好。您可以做的是，当操作符||函数被调用时，将操作数以及结果存储到实例变量中(如果操作符||是某个类的成员函数)，或者存储到一个静态分配的变量中(如果操作符||在其上声明为lonesome)。

下次调用运算符||时，请检查操作数是否与上次调用时相同。如果是，只需返回您存储的最后一个结果。否则，计算新的结果。

这应该能起到作用。令人讨厌的是，它需要将操作数复制到其他变量中，根据环境的不同，这可能会耗费大量资源。然而，如果变量是不可变的，你可以只保留指向操作数的指针，这会更便宜一些。

如果您想更进一步，可以使用map或其他东西来存储多个先前调用的操作数和结果。这样，如果您需要对多个不同的计算执行此操作，则此方法将起作用。

Answer 2

要做这类事情，很明显你需要一些全局的知识。换句话说，您必须构建某种全局或半全局结构，以保持操作/表达式的记录。

我建议您构建一个图(可能使用BGL)，其中节点是表达式(变量是零度运算符的特例)。如果将每个操作数作为关联顶点连接到操作符的顶点，则可以构造一个图。稍后，当需要实际计算表达式时，您可以首先使用一些修剪规则遍历图，从而消除冗余操作。如果你确保图中没有任何顶点被复制，那么修剪是隐式的，我猜。

如果您希望避免使用全局数据，我建议您使用某种类型的表达式管理器类，并将所有操作注册到它。例如，如下所示：

int main() {
  expression_handler expression; //have some class to handle a sequence of operations.

  expression
  << (ij||kl)
  << (ij||cd)
  << ....
  << T(i,j,k,l)*(ij||kl); //register all the expressions, in order.

  expression.evaluate(); //evaluate the expression (possibly optimizing the graph before)

  return 0;
};

Answer 3

我会把Ken和Mikael的建议结合起来做。这类事情在操作符重载时非常容易，特别是当你在每一端都有自定义类型的时候。

1. Bra：：ExpressionHandle ||方法返回临时对象运算符。
2. 在创建ExpressionHandle时，它还在内部使用全局存储注册ExpressionBody (这使您不必使用实例变量，但这意味着您必须保留所有表达式，直到程序结束，或者显式all对象既是声明(表达式树)又是可选结果。您可以使用惰性技术来仅在它们最终被called.
3. Invoking时进行求值，当使用下面的代码行创建ExpressionHandle时，就会发生ExpressionBody

上面的T(i，j，k，l)*(ij||kl);

• The (ij||kl) )会创建一个表达式，并试图注册它，但找到一个已存在的全局表达式，所以只返回一个指向全局instance.

• operator*(const表达式句柄的ExpressionBody &，诸如此类)会要求ExpressionHandle返回其结果，此时它要么返回缓存的结果，要么执行第一次计算并缓存它。