如何处理可能具有多种类型之一的 Rcpp::XPtr

Question

我的情况是，我有一个指向 Armadillo 对象的 Rcpp::XPtr（例如 arma::Mat，它可能是一种受支持数据类型的矩阵）。现在我想编写一个查询元素数量的函数。到目前为止，我能想到的最好的方法如下（灵感来自 bigstatsr）：

#define DISPATCH_DATA_TYPE(CALL)                               \
{                                                              \
  switch (data_type)                                           \
  {                                                            \
    case 1: CALL(unsigned short)                               \
    case 2: CALL(unsigned int)                                 \
    case 3: CALL(unsigned long)                                \
    case 4: CALL(short)                                        \
    case 5: CALL(int)                                          \
    case 6: CALL(long)                                         \
    case 7: CALL(float)                                        \
    case 8: CALL(double)                                       \
    default: throw Rcpp::exception("Unsupported data type.");  \
  }                                                            \
}

template <typename T>
arma::uword mat_length(SEXP mat)
{
  Rcpp::XPtr< arma::Mat<T> > p(mat);
  return p->n_elem;
}

#define MAT_LENGTH(TYPE) return mat_length<TYPE>(mat);

// [[Rcpp::export]]
arma::uword mat_length(SEXP mat, int data_type)
{
  DISPATCH_DATA_TYPE(MAT_LENGTH)
}

有没有更好的方法来做到这一点？我将这种模式用于相当多的功能，并且冗长正在成为一个问题。理想情况下，我会有一个单一但简洁的功能，例如（当然不起作用）

arma::uword mat_length(SEXP mat)
{
  Rcpp::XPtr<arma::Mat> p(mat);
  return p->n_elem;
}

而不是两个函数 + 每个实例的宏，我将 XPtr 从 R 传递到 C。

额外问题：基于宏观的方法有什么明显的问题吗？这是否效率低下或可能导致问题？

要创建可重现的示例，请添加

// [[Rcpp::depends(RcppArmadillo)]]
#include <RcppArmadillo.h>

// [[Rcpp::export]]
SEXP setup_mat(arma::uword n_rows, arma::uword n_cols)
{
  arma::mat* res = new arma::mat(n_rows, n_cols);
  return Rcpp::XPtr<arma::mat>(res);
}

并对 R 中的文件运行 Rcpp::sourceCpp()。

Answer 1

到目前为止我能想到的最好的非宏观方法（使用boost::mp11）如下：

关键部分：

• 定义我的类型集的类型列表（mp11::mp_list，称为types）
• 帮助元函数 num_type_from_i 和 i_form_num_type 查询类型给定的索引/给定类型的索引
• 一个模板结构dispatch_impl，递归使用，提供类型列表的迭代
• dispatch_impl 的专用版本，用于终止递归
• 一个方便的函数dispatch_type()调用dispatch_impl并定义列表长度/最大递归深度
• 示例函数对象MatInit 和Length 以及它们的R 接口mat_init() 和length()

// [[Rcpp::depends(RcppArmadillo)]]
// [[Rcpp::plugins(cpp11)]]

#include <RcppArmadillo.h>

#include <boost/mp11/list.hpp>
#include <boost/mp11/algorithm.hpp>

namespace mp11 = boost::mp11;

using types = mp11::mp_list<int, float, double>;

template <std::size_t I>
using num_type_from_i = mp11::mp_at_c<types, I>;

template <typename T>
using i_form_num_type = mp11::mp_find<types, T>;

template <typename T, std::size_t N> struct dispatch_impl
{
  template <std::size_t K, template<typename> class Fn, typename ...Ar>
  static auto call(std::size_t i, Ar&&... rg) ->
      decltype(Fn<mp11::mp_at_c<T, 0>>()(std::forward<Ar>(rg)...))
  {
    if (i == 0)
    {
      return Fn<mp11::mp_at_c<T, K>>()(std::forward<Ar>(rg)...);
    } 
    else
    {
      return dispatch_impl<T, N - 1>::template call<K + 1, Fn>(i - 1,
          std::forward<Ar>(rg)...);
    }
  }
};

template <typename T> struct dispatch_impl<T, 1>
{
  template <std::size_t K, template<typename> class Fn, typename ...Ar>
  static auto call(std::size_t i, Ar&&... rg) ->
      decltype(Fn<mp11::mp_at_c<T, 0>>()(std::forward<Ar>(rg)...))
  {
    if (i == 0)
    {
      return Fn<mp11::mp_at_c<T, K>>()(std::forward<Ar>(rg)...);
    }
    else
    {
      throw std::runtime_error("Unsupported data type.");
    }
  }
};

template <template<typename> class Fn, typename ...Ar>
auto dispatch_type(std::size_t type, Ar&&... rg) ->
    decltype(Fn<num_type_from_i<0>>()(std::forward<Ar>(rg)...))
{
  using n_types = mp11::mp_size<types>;
  return dispatch_impl<types, std::size_t{n_types::value}>::template call<0,
      Fn>(type, std::forward<Ar>(rg)...);
}

template <typename T>
struct MatInit
{
  SEXP operator()(arma::uword n_rows, arma::uword n_cols)
  {
    auto res = new arma::Mat<T>(n_rows, n_cols);
    auto ind = std::size_t{i_form_num_type<T>::value};
    return Rcpp::XPtr<arma::Mat<T>>(res, true, Rcpp::wrap(ind));
  }
};

// [[Rcpp::export]]
SEXP mat_init(arma::uword n_rows, arma::uword n_cols, std::size_t data_type)
{
  return dispatch_type<MatInit>(data_type, n_rows, n_cols);
}

template <typename T>
struct Length
{
  arma::uword operator()(SEXP x)
  {
    return Rcpp::XPtr<arma::Mat<T>>(x)->n_elem;
  }
};

// [[Rcpp::export]]
arma::uword length(SEXP x)
{
  std::size_t type = Rcpp::as<std::size_t>(R_ExternalPtrTag(x));
  return dispatch_type<Length>(type, x);
}

这样可以轻松修改类型列表，除了需要模板化函数对象而不是函数模板之外，length() 等函数的实现也相当简洁。

此外，我不必在 R 和 C 之间传递数据类型索引，而是可以将索引存储在外部指针结构中。

如果有人发现潜在问题，我会很乐意听取他们的意见。