d按元素操作元组

原文
为何不按元素操作元组?
假定,在Tuple!(int, int)中存储2维点.直接a + b就可产生另1个Tuple!(int, int).
直接,用c[] = a[] + b[]的话,会动态分配,并强制用户创建显式目的变量(c).
假定可直接如下,这就有点笨拙.

T opBinary(string op, T)(T lhs, T rhs)
    if (isTuple!T)
{
    T result;

    static foreach (i; 0 .. T.Types.length)
    {
        mixin("result.field[i] = lhs.field[i]"~op~"rhs.field[i];");
    }

    return result;
}

只需要把它变成成员函数就可了,甚至可使它更通用,允许对不同但兼容元组类型同样操作(有areCompatibleTuples函数检查兼容性).然而,只有opBinary来特化连接元组(及opCmp和opAssign的实现).

我已编写了精确实现这一点的Vec类型,它在幕后使用元组,并重载操作符来允许向量算术的良好语法.

/**
 * 表示值的n维向量
 */
struct Vec(T, size_t n)
{
    T[n] impl;
    alias impl this;

    /**
     * 每元素的一元操作
     */
    Vec opUnary(string op)()
        if (is(typeof((T t) => mixin(op ~ "t"))))
    {
        Vec result;
        foreach (i, ref x; result.impl)
            x = mixin(op ~ "this[i]");
        return result;
    }

    /**
     * 每元素的二元操作
     */
    Vec opBinary(string op, U)(Vec!(U,n) v)
        if (is(typeof(mixin("T.init" ~ op ~ "U.init"))))
    {
        Vec result;
        foreach (i, ref x; result.impl)
            x = mixin("this[i]" ~ op ~ "v[i]");
        return result;
    }

    /// 同上
    Vec opBinary(string op, U)(U y)
        if (isScalar!U &&
            is(typeof(mixin("T.init" ~ op ~ "U.init"))))
    {
        Vec result;
        foreach (i, ref x; result.impl)
            x = mixin("this[i]" ~ op ~ "y");
        return result;
    }

    /// 同上
    Vec opBinaryRight(string op, U)(U y)
        if (isScalar!U &&
            is(typeof(mixin("U.init" ~ op ~ "T.init"))))
    {
        Vec result;
        foreach (i, ref x; result.impl)
            x = mixin("y" ~ op ~ "this[i]");
        return result;
    }

    /**
     * 每元素赋值操作符
     */
    void opOpAssign(string op, U)(Vec!(U,n) v)
        if (is(typeof({ T t; mixin("t " ~ op ~ "= U.init;"); })))
    {
        foreach (i, ref x; impl)
            mixin("x " ~ op ~ "= v[i];");
    }

    void toString(W)(W sink) const
        if (isOutputRange!(W, char))
    {
        import std.format : formattedWrite;
        formattedWrite(sink, "(%-(%s,%))", impl[]);
    }
}

/**
 *创建向量的方便函数
 *返回:Vec!(U,n),n=参数长度,U为参数公共类型,无公共类型,则编译时错误.
 */
auto vec(T...)(T args)
{
    static if (args.length == 1 && is(T[0] == U[n], U, size_t n))
        return Vec!(U, n)(args);
    else static if (is(typeof([args]) : U[], U))
        return Vec!(U, args.length)([ args ]);
    else
        static assert(false, "无公共类型" ~ T.stringof);
}

///
unittest
{
    // 基本向量构建
    auto v1 = vec(1,2,3);
    static assert(is(typeof(v1) == Vec!(int,3)));
    assert(v1[0] == 1 && v1[1] == 2 && v1[2] == 3);

    // 向量比较
    auto v2 = vec(1,2,3);
    assert(v1 == v2);

    // 一元运算
    assert(-v1 == vec(-1, -2, -3));
    assert(++v2 == vec(2,3,4));
    assert(v2 == vec(2,3,4));
    assert(v2-- == vec(2,3,4));
    assert(v2 == vec(1,2,3));

    // 二元向量运算
    auto v3 = vec(2,3,1);
    assert(v1 + v3 == vec(3,5,4));

    auto v4 = vec(1.1, 2.2, 3.3);
    static assert(is(typeof(v4) == Vec!(double,3)));
    assert(v4 + v1 == vec(2.1, 4.2, 6.3));

    // 标量的二元操作
    assert(vec(1,2,3)*2 == vec(2,4,6));
    assert(vec(4,2,6)/2 == vec(2,1,3));
    assert(3*vec(1,2,3) == vec(3,6,9));

    // 非数字向量
    auto sv1 = vec("a", "b");
    static assert(is(typeof(sv1) == Vec!(string,2)));
    assert(sv1 ~ vec("c", "d") == vec("ac", "bd"));
    assert(sv1 ~ "post" == vec("apost", "bpost"));
    assert("pre" ~ sv1 == vec("prea", "preb"));
}

unittest
{
    // 测试opOpAssign.
    auto v = vec(1,2,3);
    auto w = vec(4,5,6);
    v += w;
    assert(v == vec(5,7,9));
}

unittest
{
    int[4] z = [ 1, 2, 3, 4 ];
    auto v = vec(z);
    static assert(is(typeof(v) == Vec!(int,4)));
    assert(v == vec(1, 2, 3, 4));
}

unittest
{
    import std.format : format;
    auto v = vec(1,2,3,4);
    assert(format("%s", v) == "(1,2,3,4)");
}
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