在 Eigen 中使用 CwiseBinaryOp 时如何摆脱“不完整类型的无效使用”

Question

我正在尝试用我自己的函数替换 Eigen 中 3x1 向量之和的函数。例如，

Matrix<float, 3, 1> q, q2, q3;
q.setRandom();
q2.setRandom();
q3.setRandom();
q3 = q + q2;

我希望 q3 是我自己的函数计算出来的。

由于 Eigen 实际上是通过 operator= 而不是 operator+ 来计算总和，并且 operator+ 只返回一个 CwiseBinaryOp 对象，所以我需要重载 operator=。

现在我正在使用 EIGEN_MATRIX_PLUGIN marco 将我的代码添加到 Eigen 的 Matrix.h：

inline Matrix<float, 3, 1> &operator=(
const CwiseBinaryOp<internal::scalar_sum_op<float>, const Matrix<float, 3, 1>, const Matrix<float, 3, 1>>
    &op) {
    float *t = m_storage.data();
    op.lhs(); //error here
    return *this;
}

我自己的函数需要访问指向q、q2和q3的数据的指针。但是在尝试通过CwiseBinaryOp对象访问q和q2的数据时出现如下错误。

In file included from /home/tong/Program/Eigen/Eigen/src/Core/Matrix.h:340:0,
                 from /home/tong/Program/Eigen/Eigen/Core:294,
                 from /home/tong/Program/Eigen/Eigen/Dense:1,
                 from /home/tong/ClionProjects/EigenTest/main.cpp:7:
/home/tong/ClionProjects/EigenTest/MatrixAddon.h: In member function ‘Eigen::Matrix<float, 3, 1>& Eigen::Matrix<_Scalar, _Rows, _Cols, _Options, _MaxRows, _MaxCols>::operator=(const Eigen::CwiseBinaryOp<Eigen::internal::scalar_sum_op<float>, const Eigen::Matrix<float, 3, 1>, const Eigen::Matrix<float, 3, 1> >&)’:
/home/tong/ClionProjects/EigenTest/MatrixAddon.h:12:7: error: invalid use of incomplete type ‘const class Eigen::CwiseBinaryOp<Eigen::internal::scalar_sum_op<float>, const Eigen::Matrix<float, 3, 1>, const Eigen::Matrix<float, 3, 1> >’
     op.lhs();
       ^
In file included from /home/tong/Program/Eigen/Eigen/Core:252:0,
                 from /home/tong/Program/Eigen/Eigen/Dense:1,
                 from /home/tong/ClionProjects/EigenTest/main.cpp:7:
/home/tong/Program/Eigen/Eigen/src/Core/util/ForwardDeclarations.h:89:65: error: declaration of ‘const class Eigen::CwiseBinaryOp<Eigen::internal::scalar_sum_op<float>, const Eigen::Matrix<float, 3, 1>, const Eigen::Matrix<float, 3, 1> >’
 template<typename BinaryOp,  typename Lhs, typename Rhs>  class CwiseBinaryOp;

我想知道为什么会出现这个错误以及如何摆脱它。

Answer 1

我不确定你那边出了什么问题，但我通过以下方式让它工作：

MatrixAddons.h

这是包含 operator= 定义的标头，您打算将其放置在 Eigen::Matrix 类中。

Matrix<float, 3, 1>& operator=(
    const CwiseBinaryOp<internal::scalar_sum_op<float>, const Matrix<float,
    3, 1>, const Matrix<float, 3, 1>>& op)
{
    float *t = m_storage.data();
    op.lhs();
    return *this;
}

config.h

将EIGEN_MATRIX_PLUGIN 定义为指向MatrixAddons.h 标头的标头。

#define EIGEN_MATRIX_PLUGIN "MatrixAddons.h"

ma​​in.cpp

用于测试扩展Eigen::Matrix类的C++源代码。

#include <iostream>
#include "config.h"
#include "Eigen/Core"

int main()
{
    Eigen::Matrix<float, 3, 1> q1, q2, q3;
    q1.setRandom();
    q2.setRandom();
    q3 = q1 + q2;
    std::cout << q3 << std::endl;
}

一点调试（或从新的operator= 记录）表明新添加的运算符作为q3 = q1 + q2 语句的一部分被调用。

Answer 2

使用 g++，尝试只运行预处理器 (-E)。检查输出时，您会注意到 operator= 函数出现在 Matrix 类的定义中间（类声明开始大约 500 行）。 CwiseBinaryOp 类的声明出现在上面（大约 5,000 行以上），但未定义。对于您的版本，编译器需要在 operator= 函数中使用 CwiseBinaryOp 的定义，但尚未定义。它适用于 MSVC 而不是 g++ 的原因可能是由于 MSVC 的“损坏的”两阶段模板名称查找（我可能在这方面错了。请参阅 here 了解为什么 MSVC 接受代码而不是 g++）。

你可以让 g++ 通过改变它来编译你的函数：

template <typename T>
Matrix<T, 3, 1>& operator=(
    const CwiseBinaryOp<
        internal::scalar_sum_op<T>,
        const Matrix<T, 3, 1>,
        const Matrix<T, 3, 1>
        > & op)
{
    std::cout << "Custom thingy\n";
    T *t = m_storage.data();
    op.lhs();
    return *this;
}

在这种情况下，operator= 函数直到在 CwiseBinaryOp 类的定义之后（在 operator= 定义之后大约 3,000 行）第一次使用时才被“定义”。