如何通过 solve(） 跟踪特征对象

How to keep track of Eigen objects through a solve()?

本文关键字：跟踪 特征 对象 何通过 solve      更新时间：2023-10-16

这个问题与从 Eigen：：CwiseBinaryOp 到 MatrixXd 的转换导致段错误有关。它可能会有像前者一样简单的解决方案。

在这个最小的示例中，我定义了 Holder ，它保存和特征矩阵，并通过其 get() 成员函数返回它。同样，Decomp 是用于此矩阵的 LDLT 分解的表达式模板，Solve求解 AX=B，产生 X。

#include <Eigen/Dense>
#include <Eigen/Cholesky>
template <class EigenType> class Holder {
public:
typedef EigenType result_type;
private:
result_type in_;
public:
Holder(const EigenType& in) : in_(in) {}
const result_type& get() const { return in_; }
};
template <class Hold> class Decomp {
public:
typedef typename Eigen::LDLT
    <typename Eigen::MatrixBase<typename Hold::result_type>::PlainObject>
        result_type;
private:
Hold mat_;
public:
Decomp(const Hold& mat) : mat_(mat) {}
result_type get() const { return mat_.get().ldlt(); }
};
template <class Derived, class OtherDerived> class Solve {
public:
typedef typename Eigen::internal::solve_retval
    <typename Derived::result_type, typename OtherDerived::result_type>
        result_type;
private:
Derived decomp_;
// typename Derived::result_type decomp_;
OtherDerived mat_;
public:
Solve(const Derived& decomp, const OtherDerived& mat)
    : decomp_(decomp), mat_(mat) {}
//: decomp_(decomp.get()), mat_(mat) {}
result_type get() const { return decomp_.get().solve(mat_.get()); }
// result_type get() const { return decomp_.solve(mat_.get()); }
};
typedef Holder<Eigen::MatrixXd> MatrixHolder;
typedef Decomp<MatrixHolder> MatrixDecomp;
typedef Solve<MatrixDecomp, MatrixHolder> SimpleSolve;

以下测试在 X.get() 上失败 

#include "Simple.h"
#include <Eigen/Dense>
#include <iostream>
int main(int, char * []) {
MatrixHolder A(Eigen::MatrixXd::Identity(3, 3));
MatrixHolder B(Eigen::MatrixXd::Random(3, 2));
MatrixDecomp ldlt(A);
SimpleSolve X(ldlt, B);
std::cout << X.get() << std::endl;
return 0;
}

但是，如果您在头文件中使用注释掉的行，则一切正常。不幸的是，这会将分解的评估转移到求解器的构造上，这不适合我的使用。通常，我想构建一个涉及此Solve的复杂表达式expr，并在稍后调用expr.get()。

如何解决这个问题？是否有一般规则可以遵循，以避免进一步的相关问题？

为了避免无用和昂贵的副本，内部solve_retval结构存储分解和右侧的常量引用。但是，在 Decomp::get 函数中创建的LDLT对象将在此函数返回的同时被删除，因此solve_retval对象引用死对象。

一种可能的解决方法是在 Solve 中添加一个 Decomp::result_type 对象，并在 Solve::get 中对其进行初始化。此外，为了避免多个深度拷贝，我建议对一些属性使用 const 引用，如下所示：

#include <Eigen/Dense>
#include <Eigen/Cholesky>
template <class EigenType> class Holder {
public:
  typedef EigenType result_type;
private:
  result_type in_;
public:
  Holder(const EigenType& in) : in_(in) {}
  const result_type& get() const { return in_; }
};
template <class Hold> class Decomp {
public:
  typedef typename Eigen::LDLT
      <typename Eigen::MatrixBase<typename Hold::result_type>::PlainObject>
          result_type;
private:
  const Hold& mat_;
  mutable result_type result_;
  mutable bool init_;
public:
  Decomp(const Hold& mat) : mat_(mat), init_(false) {}
  const result_type& get() const {
    if(!init_) {
      init_ = true;
      result_.compute(mat_.get());
      return result_;
    }
  }
};
template <class Derived, class OtherDerived> class Solve {
public:
  typedef typename Eigen::internal::solve_retval
      <typename Derived::result_type, typename OtherDerived::result_type>
          result_type;
private:
  const Derived& decomp_;
  const OtherDerived& mat_;
public:
  Solve(const Derived& decomp, const OtherDerived& mat)
      : decomp_(decomp), mat_(mat) {}
  result_type get() const {
    return decomp_.get().solve(mat_.get());
  }
};

一般规则是通过 const 引用（以避免深度复制）和按值存储轻量级表达式（以减少临时生命问题）存储重对象。

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