C中的向量化/向量化函数[关闭]

Question

对我来说，R 或 Scilab 等语言中最有趣的功能之一是可以通过矢量化函数并行化操作（“意味着函数将对向量的所有元素进行操作，而无需一次循环并作用于每个元素”，用The Carpentries 的话来说）。这应该使代码更清晰，执行速度更快。

我的问题是：这在 C 或 C++ 中是否可行？我们可以在 C 中创建可以对标量或向量进行操作的函数吗？我们可以像矢量化一样使用标准 C 函数吗？

也许 C 太快了以至于你不需要这个功能，但我想确定一下这个主题，因为这会影响我将算法转换为代码的方式。

更具体地说，如果我想对 C 中向量的每个元素应用一个函数，我应该使用循环，还是有其他替代方法？

Answer 1

在c（c11 之前）中，不能重载给定的“函数调用”。如果您想要对向量进行操作的函数或对元素进行操作的函数，则这些函数应该具有不同的名称。

使用c11、_Generic 和宏可以让您根据参数类型进行调度。见this SO answer。如果x 是double，这将允许sin(x) 执行标量运算，如果x 不是，则允许执行向量运算。

c++ 中的函数可以重载。同一个函数（或运算）可以对单个元素进行标量运算，也可以对多个元素进行向量运算。您还可以将结果存储在 auto 类型变量中，因此您可以不知道返回类型。

编写将标量操作转换为向量的胶水代码仍然需要在某个地方完成，而 C++ 自动编写该胶水代码的能力有限。

现在，您可以编写c 样式标记的联合，可以包含向量或标量，并让操作它们的代码在两种模式之间动态切换。

在c++ 中，您可以编写在矢量和标量实现之间静态切换的模板代码。

这两种解决方案都不是任何一种语言的初学者都能成功做到的。

c++ 有valarray，它对你的向量化能力有限，但编译器不支持它，也不能很好地扩展。

各种库支持对有限的一组操作进行有效的矢量化；例如，任何好的矩阵库。

大多数高级（比 C/C++）语言最终都以 C 或 C++ 或（在某些情况下）更直接地在汇编中实现它们的低级高速代码。通常带有汇编或“内在”增强的 C/C++ 足以获得他们想要的最大性能加速。