Как интегрировать библиотеку, использующую шаблоны выражений?

Почему раскрытие data_ может нарушить инкапсуляцию? Инкапсуляция означает сокрытие деталей реализации и раскрытие только интерфейса. Если ваш класс-оболочка UsingEigen не добавляет никакого поведения или состояния к собственной Eigen библиотеке, интерфейс не меняется. В этом случае вы должны полностью отказаться от этой оболочки и написать свою программу, используя Eigen структуры данных.

Предоставление матрицы или вектора не нарушает инкапсуляцию: это может сделать только раскрытие реализации матрицы или вектора. Библиотека Eigen предоставляет арифметические операторы, но не их реализацию.

С библиотеками шаблонов выражений пользователи чаще всего расширяют функциональные возможности библиотеки, добавляя поведение, а не добавляя состояние. А для добавления поведения вам не нужно писать классы-оболочки: вы также можете добавить функции, не являющиеся членами, которые реализованы в терминах функций-членов класса Eigen. См. эту колонку "Как функции, не являющиеся членами, улучшают инкапсуляцию" Скотта Мейерса.

Что касается вашего беспокойства о том, что преобразование вашей текущей программы в версию, которая явно использует функциональность Eigen: вы можете выполнять изменения шаг за шагом, каждый раз изменяя небольшие части вашей программы, проверяя, что ваши модульные тесты (у вас есть модульные тесты, не так ли?) не ломаются по мере продвижения.

На мой взгляд, это больше похоже на проблему объектно-ориентированного проектирования, чем на проблему использования библиотеки. Все, что вы читаете в книгах, является правильными рекомендациями. т. е. не раскрывайте переменные-члены и защищайте верхние уровни от нюансов использования стороннего уровня.

Что вы могли бы ожидать, так это правильные абстракции математических функций, которые можно реализовать с помощью этой библиотеки внутри. т. е. вы можете предоставить собственную библиотеку с функциями высокого уровня, а не с элементарными векторными и матричными операциями. Таким образом, вы можете использовать особенности взаимодействия между объектами библиотеки и в то же время вам не нужно выставлять свои переменные-члены на верхние уровни.

Например, вы можете абстрагироваться от моих API более высокого уровня, таких как вычисление расстояния от точки до плоскости, расстояния между двумя плоскостями, вычисление новых координат точки относительно другой системы координат с использованием матриц преобразования и т. д. Чтобы реализовать эти методы внутри, вы можете использовать объекты библиотеки. Вы можете ограничить использование каких-либо классов библиотеки в сигнатурах API, чтобы избежать зависимости верхних уровней от этой библиотеки.

Верхние слои вашей программы должны быть выше по уровню абстракции и не должны заморачиваться элементарными деталями реализации вроде того, как реализован расчет расстояния от точки до плоскости и т. слой реализован с использованием этой библиотеки или чего-то еще. Они просто будут использовать интерфейсы вашей библиотеки.

Настройте шаблон класса для хранения общих собственных выражений и сделайте UsingEigen его специальным экземпляром:

template<typename expr_t>
class UsingEigenExpr
{
    UsingEigen(expr_t const& expr) : expr(expr) {}
    expr_t expr;
    operator UsingEigenExpr<Eigen::VectorXf>() const
    {
        return {expr};
    }
};
using UsingEigen = UsingEigenExpr<Eigen::VectorXf>;

Затем перегрузите любую требуемую функцию, например. так как

template<typename expr1_t, typename expr2_t, typename function_t>
auto binary_op(UsingEigenExpr<expr1_t> const& x, UsingEigenExpr<expr2_t> const& y, function_t function)
{
    return UsingEigenExpr<decltype(function(std::declval<expr1_t>(),std::declval<expr2_t>()))>(function(x.expr,y.expr));
}

template<typename expr1_t, typename expr2_t>
auto operator+(UsingEigenExpr<expr1_t> const& x, UsingEigenExpr<expr2_t> const& y)
{
    return binary_op(x,y,[](auto const& x, auto const& y) {return x+y;});
}

и так далее для других бинарных операторов, таких как operator-, для унарных операторов и вообще для всего остального, что вы хотите использовать. Кроме того, вы можете добавить некоторые другие функции-члены в UsingEigenExpr, например. size(), norm() и т. д.

Используйте его как

UsingEigen b, c, d;
auto a = b + c + d;

для хранения выражения или

UsingEigen b, c, d;
UsingEigen a = b + c + d;

непосредственно оценить его.

Хотя этот подход работает, в конце концов вы обнаружите, что дублируете все необходимые функции, поэтому используйте его осторожно.

Я не понимаю всех ваших вопросов, я постараюсь ответить вам на большинство из них. В этом предложении:

 UsingEigen operator + (const UsingEigen& adee)const
    {
        return UsingEigen(data_ + adee.data_);
    }

У вас есть оператор перегрузки (извините, я не знаю, правильно ли это писать по-английски), по этой причине вы можете написать:

a = b + c + d;

вместо:

a.data_ = b.data_ + c.data_ + d.data_;

У вас не возникнет никаких проблем, стоимость вашей программы будет такой же. Кроме того, у вас будет инкапсуляция и эффективность.

С другой стороны, если вы хотите определить свой собственный оператор, вы можете сделать это так, как это делает шаблон. Вы можете найти информацию в Интернете, ища «оператор перегрузки», но она похожа на эту:

UsingEigen operator + (const UsingEigen& adee)const
    {
        return UsingEigen(data_ + adee.data_);
    }

Вместо "+" можно поставить оператор и делать нужные вам операции.

Если вы хотите создать матрицу, это просто. Вам нужно только создать массив массива или вектор вектора.

Я думаю, что-то вроде этого:

std::vector<vector<float>>

Я не уверен, но это легко, с другой стороны, вы можете использовать простую матрицу следующим образом:

float YourMatrix [размер][размер];

Я надеюсь, что это может помочь вам. Я не понимаю всего вашего вопроса, если вам нужно что-то еще, добавьте меня в google+, и я постараюсь вам помочь.

Извините за мой английский, я надеюсь, вы все понимаете, и это поможет вам.