为什么 boost::geometry::distance 与 model::d2::point_xy<float> 返回一个双精度而不是浮点数？

Question

我将 boost::geometry::distance 在 model::d2::point_xy<float> 参数上的性能与等效的直接 2D 实现进行了比较：

struct Point {
  float x, y;
  float distance(const Point& p) const {return sqrt((x-p.x)*(x-p.x)+(y-p.y)*(y-p.y));}
};

（请参阅http://rextester.com/NTOVR83857 的整个基准测试）。我发现 boost 版本在所有主要的 C++ 编译器中都比较慢：

• gcc 为 1.77 倍
• 1.47 倍铿锵声
• vc++ 为 1.51 倍

我使用double 点坐标尝试了相同的基准测试，其中提升执行没有开销。我注意到带有model::d2::point_xy<float> 参数的boost::geometry::distance 返回double，这似乎是减速的原因。为什么它不返回float？

Answer 1

由于 boost 使用的是模板，它需要确保返回类型具有足够的精度。想象一下，如果输入点具有 X 和 Y 的整数值 - 结果需要的不仅仅是整数精度。此外，如果输入 Point 对 X 和 Y 使用双精度值，float 的结果将不够精确。因此，似乎double 被选为具有足够精度的包罗万象。

这里给出了设计距离模板的基本原理：

http://www.boost.org/doc/libs/1_58_0/libs/geometry/doc/html/geometry/design.html

Answer 2

返回类型取决于策略：http://www.boost.org/doc/libs/1_58_0/libs/geometry/doc/html/geometry/design.html#geometry.design.return_type。

这让我觉得你可以通过策略明确指定计算类型：

Live On Coliru

#include <iostream>
#include <boost/geometry/geometries/point_xy.hpp>
#include <boost/geometry/algorithms/distance.hpp>
#include <boost/geometry/strategies/distance.hpp>


int main() {
    using namespace boost::geometry;
    using P = model::d2::point_xy<float>;
    using V = traits::coordinate_type<P>::type;

    std::cout << "Coordinate type:  " << typeid(V).name() << "\n";

    P a, b;
    std::cout << "Calculation type: " << typeid(default_distance_result<P, P>::calculation_type).name() << "\n";
    std::cout << "Result type:      " << typeid(default_distance_result<P, P>::type).name()             << "\n";

    using S = strategy::distance::pythagoras<V>;
    std::cout << "Calculation type: " << typeid(distance_result<P, P, S>::calculation_type).name() << "\n";
    std::cout << "Result type:      " << typeid(distance_result<P, P, S>::type).name()             << "\n";

    static_assert(boost::is_same<distance_result<P, P, S>::type, float>::value, "oops");
}

打印（通过c++filt -t 传送）：

Coordinate type:  float
Calculation type: boost::geometry::strategy::distance::pythagoras<void>::calculation_type<boost::geometry::model::d2::point_xy<float, boost::geometry::cs::cartesian>, boost::geometry::model::d2::point_xy<float, boost::geometry::cs::cartesian> >
Result type:      double
Calculation type: boost::geometry::strategy::distance::pythagoras<float>::calculation_type<boost::geometry::model::d2::point_xy<float, boost::geometry::cs::cartesian>, boost::geometry::model::d2::point_xy<float, boost::geometry::cs::cartesian> >
Result type:      float

请注意，由于精度有限，结果精度可能会被截断。这在很大程度上是精度/存储效率的权衡。

我实际上希望在任何地方使用double（而不是float）都能获得最佳性能，尤其是在对现代 CPU 指令集进行全面优化的情况下。