Форум программистов [Powered by Invision Power Board]

Версия для печати темы
Нажмите сюда для просмотра этой темы в оригинальном формате

Форум программистов > C/C++: Для новичков > Проблемы с перегрузкой операторов.

Автор: Elfet 19.4.2010, 13:03

Всем привет!

Столкнулся с непонятной мне проблемой при перегрузке операторов. Пожалуйста, помогите разобраться!

Вот у меня есть класс матрицы:

Код


#ifndef MATRIX_H
#define MATRIX_H

#include <ostream>
using namespace std;

#include <linalg.h>

class Matrix
{
private:
    ap::real_2d_array data;
public:
    Matrix()
    {
    }

    Matrix(int size1, int size2)
    {
        data.setlength(size1, size2);
    }

    Matrix(const Matrix &rhs) : data(rhs.data)
    {
    }

    int size1()
    {
        return data.getnumrows();
    }

    int size2()
    {
        return data.getnumcolumns();
    }

    const Matrix& operator=(const Matrix &rhs)
    {
        data = rhs.data;
        return *this;
    }

    const double& operator()(int i1, int i2) const
    {
        return data(i1, i2);
    }

    double& operator()(int i1, int i2)
    {
        return data(i1, i2);
    }

    friend ostream & operator&(ostream & out, Matrix & data);
    friend ostream & operator<<(ostream & out, Matrix & data);

    friend Matrix operator+(Matrix & obj1, Matrix & obj2);
    friend Matrix operator-(Matrix & obj1, Matrix & obj2);
    friend Matrix operator*(double s, Matrix & o);
};

inline ostream & operator<<(ostream & out, Matrix & d)
{
    out << "Matrix " << d.size1() << "x" << d.size1() << ":" << endl;
    for(int i = 0; i < d.size1(); i++)
    {
        for(int j = 0; j < d.size2(); j++)
        {
            out << " " << d(i, j);
        }
        out << endl;
    }
    return out;
}

inline ostream & operator&(ostream & out, Matrix & d)
{
    out << "{";
    for(int i = 0; i < d.size1(); i++)
    {
        out << "{";
        for(int j = 0; j < d.size2(); j++)
        {
            if(j != 0)
                out << ",";
            out << d(i, j);
        }
        out << "}";
        if(i != d.size1() - 1)
            out << ",";
    }
    out << "}";
    return out;
}

inline Matrix operator+(Matrix & obj1, Matrix & obj2)
{
    Matrix n(obj1.size1(), obj1.size2());
    matrixadd(obj1.data, obj2.data, n.data);
    return n;
}

inline Matrix operator-(Matrix & obj1, Matrix & obj2)
{
    Matrix n(obj1.size1(), obj1.size2());
    matrixsubtract(obj1.data, obj2.data, n.data);
    return n;
}

inline Matrix operator*(double s, Matrix & o)
{
    Matrix n(o.size1(), o.size2());

    for(int i = 0; i < o.size1(); i++)
    {
        for(int j = 0; j < o.size2(); j++)
        {
            n(i, j) = s * o(i, j);
        }
    }
    return n;
}

#endif // MATRIX_H

В нём я переопределил операции:

Цитата

m+m
m-m
2*m

Однако вот такое вот выражение не хочет компилироваться :

Код


Matrix n;
n = m - 2 * m;

Говорит:

Цитата

D:/Qt/tvmet/main.cpp:57: error: no match for 'operator-' in 'm - operator*(double, Matrix&)(((Matrix&)(& m)))'

Что делать?

Заранее спасибо!

Автор: W4FhLF 19.4.2010, 13:09

Код


Matrix n;
n = m - m * 2;

Автор: Elfet 19.4.2010, 13:20

W4FhLF,

Цитата

D:/Qt/tvmet/main.cpp:57: error: no match for 'operator-' in 'm - operator*(Matrix&, double)(2.0e+0)'

Автор: W4FhLF 19.4.2010, 13:28

Ну так определи оператор. smile

Компилятор же всё сказал.

Код


inline Matrix operator*(Matrix & o, double s)
{
    Matrix n(o.size1(), o.size2());

    for(int i = 0; i < o.size1(); i++)
    {
        for(int j = 0; j < o.size2(); j++)
        {
            n(i, j) = s * o(i, j);
        }
    }
    return n;
}

Автор: azesmcar 19.4.2010, 13:29

Elfet

Переделай операторы, пусть принимают не ссылку на Matrix а константную ссылку, в результате m * 2 получается temporary object (поскольку оператор * возвращает объект по значению), который не передается в виде ссылки. Да...и почему функции size1(), size2() не константны?

Автор: W4FhLF 19.4.2010, 13:29

лучше так:

Код


inline Matrix operator*(const Matrix & o, const double s)
{
    Matrix n(o.size1(), o.size2());

    for(int i = 0; i < o.size1(); i++)
    {
        for(int j = 0; j < o.size2(); j++)
        {
            n(i, j) = s * o(i, j);
        }
    }
    return n;
}

Автор: azesmcar 19.4.2010, 13:33

W4FhLF

Так ведь есть же такой оператор.

Автор: toxx 19.4.2010, 13:34

Код


inline Matrix operator*(double s, const Matrix & o)

Код


inline Matrix operator-(const Matrix & obj1,const Matrix & obj2)

Попробуй так

Автор: Elfet 19.4.2010, 13:42

Ок, всем спасибо!

Вот что получилось:

Код


#ifndef MATRIX_H
#define MATRIX_H

#include <ostream>
using namespace std;

#include <linalg.h>

class Matrix
{
private:
    ap::real_2d_array data;
public:
    Matrix()
    {
    }

    Matrix(int size1, int size2)
    {
        data.setlength(size1, size2);
    }

    Matrix(const Matrix &rhs) : data(rhs.data)
    {
    }

    const int size1() const
    {
        return data.getnumrows();
    }

    const int size2() const
    {
        return data.getnumcolumns();
    }

    const Matrix& operator=(const Matrix &rhs)
    {
        data = rhs.data;
        return *this;
    }

    const double& operator()(int i1, int i2) const
    {
        return data(i1, i2);
    }

    double& operator()(int i1, int i2)
    {
        return data(i1, i2);
    }

    friend ostream & operator&(ostream & out, const Matrix & data);
    friend ostream & operator<<(ostream & out, const Matrix & data);

    friend Matrix operator-(const Matrix & o);

    friend Matrix operator+(const Matrix & obj1, const Matrix & obj2);
    friend Matrix operator-(const Matrix & obj1, const Matrix & obj2);
    friend Matrix operator*(const double s, const Matrix & o);
    friend Matrix operator*(const Matrix & o,  const double s);
    friend Matrix operator/(const Matrix & o, const double s);
};

inline ostream & operator<<(ostream & out, const Matrix & d)
{
    out << "Matrix " << d.size1() << "x" << d.size1() << ":" << endl;
    for(int i = 0; i < d.size1(); i++)
    {
        for(int j = 0; j < d.size2(); j++)
        {
            out << " " << d(i, j);
        }
        out << endl;
    }
    return out;
}

inline ostream & operator&(ostream & out, const Matrix & d)
{
    out << "{";
    for(int i = 0; i < d.size1(); i++)
    {
        out << "{";
        for(int j = 0; j < d.size2(); j++)
        {
            if(j != 0)
                out << ",";
            out << d(i, j);
        }
        out << "}";
        if(i != d.size1() - 1)
            out << ",";
    }
    out << "}";
    return out;
}

inline Matrix operator-(const Matrix & o)
{
    return -1 * o;
}

inline Matrix operator+(const Matrix & obj1, const Matrix & obj2)
{
    Matrix n(obj1.size1(), obj1.size2());
    matrixadd(obj1.data, obj2.data, n.data);
    return n;
}

inline Matrix operator-(const Matrix & obj1, const Matrix & obj2)
{
    Matrix n(obj1.size1(), obj1.size2());
    matrixsubtract(obj1.data, obj2.data, n.data);
    return n;
}

inline Matrix operator*(const double s, const Matrix & o)
{
    Matrix n(o.size1(), o.size2());

    for(int i = 0; i < o.size1(); i++)
    {
        for(int j = 0; j < o.size2(); j++)
        {
            n(i, j) = s * o(i, j);
        }
    }
    return n;
}

inline Matrix operator*(const Matrix & o, const double s)
{
    return s * o;
}

inline Matrix operator/(const Matrix & o, const double s)
{
    Matrix n(o.size1(), o.size2());

    for(int i = 0; i < o.size1(); i++)
    {
        for(int j = 0; j < o.size2(); j++)
        {
            n(i, j) = o(i, j) / s;
        }
    }
    return n;
}

#endif // MATRIX_H

Где бы мне почитать чего-нибудь про все эти константные ссылки и прочие константы? smile

Когда-то препод рассказывал про всё это, но всё уже забылось.

Автор: azesmcar 19.4.2010, 13:44

Цитата(Elfet @ 19.4.2010, 13:42

)

Где бы мне почитать чего-нибудь про все эти константные ссылки и прочие константы? smile Когда-то препод рассказывал про всё это, но всё уже забылось.

Статуструп, Майерс.

Добавлено через 2 минуты и 46 секунд

Цитата(Elfet @ 19.4.2010, 13:42

)

const int size2() const

const int вовсе не обязателен, можно просто int, это ничего не меняет.

Цитата(Elfet @ 19.4.2010, 13:42

)

const double s

тут тоже самое.

а вообще если изменения не планируются то ставь константу smile

Автор: Elfet 19.4.2010, 13:54

протестировал мой класс в сравнении с uBLAS:

Матрицы размером 4х4, 1000000 итераций

вот что получилось:

операция: n = m + m;
CPU time for uBLAS = 1.357
CPU time for Matrix = 0.889

операция: n = 2 * m - m;
CPU time for uBLAS = 1.607
CPU time for Matrix = 1.404

операция: n = 2 * m + m / 3.3 - 0.1 * -m;
CPU time for uBLAS = 2.854
CPU time for Matrix = 3.682

Очёнь странно, получается. Мне нужно сделать так что бы мой класс обгонял uBLAS.

Добавлено через 12 минут и 55 секунд

операция: n = 2*m;
n = m - n;
CPU time for uBLAS = 2.761
CPU time for Matrix = 1.778

Автор: W4FhLF 19.4.2010, 15:12

Ну так у тебя обгоняет везде, кроме:

Код


n = 2 * m + m / 3.3 - 0.1 * -m;

А это скорее всего из-за временных копий объектов, которые образуются на промежуточных этапах вычисления.

У тебя дефайн:

Код


#define NO_AP_ASSERT

Есть?

Автор: Elfet 19.4.2010, 15:24

ага, есть. И у буста тоже стоит:

Код


#define BOOST_UBLAS_NDEBUG 1

Добавлено через 1 минуту и 23 секунды
Порылся в uBLAS-е, у них там есть какие-то классы matrix_expression<AE> - возможно как-то хитро через них сделано. Понять бы как smile

Автор: W4FhLF 19.4.2010, 15:36

В uBLAS'е хорошо оптимизированы типовые выражения типа xGEMM. Возможно они как раз этими классами представлены.

Но вот интересно, если твою формулу переписать двойным циклом типа:

Код


for(i:rows)
  for(j:cols)
  {
    v = m(i, j);
    n(i, j) = 2 * v + v / 3.3 - 0.1 * -v;
  }

сколько будет по времени?

Автор: Elfet 19.4.2010, 21:55

Гораздо быстрее:

Цитата

CPU time for uBLAS = 3.479
CPU time for Matrix = 3.682
CPU time for For,For = 0.514

Интересно, можно ли как-нибудь ускорить мой класс?

Добавлено через 13 минут и 11 секунд
Вот что я могу придумать smile

Код


#define MatrixExpValue(n, m, exp, value) \
for(unsigned i = 0; i < m.size1(); i++)  \
for(unsigned j = 0; j < m.size2(); j++){ \
    double value = m(i, j); \
    n(i, j) = exp; \
}
#define MatrixExp(n, m, exp) MatrixExpValue(n, m, exp, v)

Пример использования:

Код


        Matrix n;
        n = m + 2 * m - -m*0.1;
        cout << n;

        Matrix n2(m.size1(), m.size2());
        MatrixExp(n2, m, v + 2 * v - -v*0.1)
        cout << n2;

Автор: Elfet 19.4.2010, 22:43

Код


#define MatrixExp(n, exp) \
for(unsigned i = 0; i < n.size1(); i++)  \
for(unsigned j = 0; j < n.size2(); j++) \
    n(i, j) = exp;