将复数的 valarray 乘以标量答案

【问题标题】：Multiplying a valarray of complex numbers by a scalar将复数的 valarray 乘以标量
【发布时间】：2016-09-15 16:55:03
【问题描述】：

valarray<double> 可以乘以一个标量。但是，当我想乘以 valarray<complex<double>> 的标量时出现错误。我想知道是否有办法以一种漂亮的方式做到这一点。这是问题的重现：

valarray<complex<double>> v1{ { complex<double>{1,0}, complex<double>{2,0}, complex<double>{3,0} } };
valarray<complex<double>> v2 = v1 * 2.0; // error

生成Error C2784: 'std::complex<_Other> std::operator *(const std::complex<_Other> &,const std::complex<_Other> &)': could not deduce template argument for 'const std::complex<_Other> &' from 'std::vector<std::complex<double>,std::allocator<_Ty>>'。

所以我尝试构建自己的功能，看看是否可以完成并且以下工作：

valarray<complex<double>> VAMult(const valarray<complex<double>> &v, double scalar)
{
    valarray<complex<double>> out(v.size());
    for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
    {
        out[i] = v[i] * scalar;
    }
    return out;
}

// makes the following code work:
valarray<complex<double>> v2 = VAMult(v1, 2.0);

但是这个实现会产生非常丑陋的代码，所以我查看了 valarray.h 并找到了 * 重载定义：

operator*(const _Ty& _Left,
        const valarray<_Ty>& _Right)
{   // return scalar * valarray
    _VALOP(_Ty, _Right.size(), _Left * _Right[_Idx]);
}

#define _VALOP(TYPE, LENGTH, RHS)   /* assign RHS(_Idx) to new valarray */ \
valarray<TYPE> _Ans(LENGTH); \
for (size_t _Idx = 0; _Idx < _Ans.size(); ++_Idx) \
    _Ans[_Idx] = RHS; \
return (_Ans)

我的模板知识非常有限，但是可以扩展这个类吗？这是我的尝试：

valarray<complex<double>> valarray<complex<double>>::operator*(const double &scalar)
{
    return valarray<complex<double>>{};
}

导致Error C2039 '*': is not a member of 'std::valarray<std::complex<double>>'

有没有办法让我的第一行代码v1 * 2.0 工作或一些接近妥协？

【问题讨论】：

标签： c++ c++11 stl complex-numbers valarray

【解决方案1】：

有没有办法让我的第一行代码 v1 * 2.0 工作或某种妥协？

是：将v1 与复数标量相乘。

以下代码编译

#include <complex>
#include <valarray>

int main()
 {
   std::valarray<std::complex<double>> v1{ { {1,0}, {2,0}, {3,0} } };
   std::valarray<std::complex<double>> v2 = v1 * std::complex<double>{2.0};
 }

问题在于valarray 是一个模板类，它带有一个仅在模板类型上定义的operator*()（和类似的运算符）。

所以std::valarray<double> 可以与double 标量相乘，std::valarray<std::complex<double>> 可以与std::complex<double> 标量相乘，但std::valarray<std::complex<double>> 不能与double 标量相乘。

【讨论】：

我可以发誓我试过这个，但第二个和第三个值是随机的。考虑到我的范围有限，这是一个可以接受的折衷方案。

【解决方案2】：

在这种情况下，专门化 operator* 是非法的，不会得到你想要的。

可以重载，但将重载添加到namespace std 是非法的。（这可能会在c++20 或c++23 中更改）

我们可以做到：

valarray<complex<double>> v1{ { complex<double>{1,0}, complex<double>{2,0}, complex<double>{3,0} } };
valarray<complex<double>> v2 = v1 * complex<double>{2.0};

但我想你知道这一点。

您可以使用named operators 并获取：

valarray<complex<double>> v2 = v1 *times* 2.0;

合法工作。

您也可以编写自己的文字到复数转换器：

std::complex<double> operator"" _cplx( long double t ) {
  return {(double)std::move(t)};
}

Live example.

但是说真的，投到complex<double>。

【讨论】：