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Eigen - Eigen 与多线程
Eigen库支持多线程并行计算,可通过OpenMP实现。用户需在编译时开启OpenMP选项,并通过环境变量或API设置线程数(建议不超过物理核心数)。当前支持并行化的算法包括稠密矩阵乘法、LU分解、稀疏矩阵运算等。在多线程应用中使用Eigen时,需在主线程初始化时调用Eigen::initParallel()。需注意随机矩阵生成函数不是线程安全的,且使用OpenMP时若自定义标量类型抛出异常可能导致异常行为。建议仔细控制线程数量以避免性能下降。原创 2025-11-11 07:54:21 · 762 阅读 · 0 评论 -
Eigen - Eigen3 的 API 文档
Eigen3是一个C++线性代数库的API文档。文档提供入门指南帮助新手入门,包含快速参考页面用于回顾稠密矩阵与数组操作、稀疏线性代数等功能的语法。主要文档按功能领域划分章节,包含用户手册和API参考,涵盖扩展自定义、通用主题、内部原理等内容。还提供MATLAB操作对照表、未分类主题和支持模块文档。用户可下载离线文档包,通过搜索功能快速定位所需信息。原创 2025-11-12 08:54:14 · 237 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 实验性部分
Eigen 2.0版本已基本实现API稳定,但部分功能仍被标记为"实验性",包括SVD、QR、Cholesky、Sparse和Geometry等模块,这些部分可能随时发生不兼容变更。Core模块中仅Matrix和Map类提供完全API稳定性保障,其他类可能存在数据布局变更风险。开发者计划在2.1版本(2009年7月)实现大部分实验性功能的API稳定,同时强调会谨慎处理API稳定性声明,避免过早承诺。MatrixBase类提供部分API稳定性,但其中标记为internal、hidden或e原创 2025-11-12 08:54:27 · 378 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 常见陷阱(Common pitfalls)
这篇文章总结了使用Eigen库时常见的7个陷阱:1)模板方法编译错误需注意关键词使用;2)别名问题导致赋值错误;3)数据对齐问题可能触发断言失败;4)auto关键字误用会导致表达式重复计算或段错误;5)特定方法需要额外引入头文件;6)三元运算符在Eigen表达式中使用会产生意外结果;7)按值传递Eigen对象会引发问题。文章提供了每个问题的具体案例和解决方案,特别强调了auto关键字的危险性和布尔型矩阵的不一致性。这些陷阱主要源于Eigen的表达式模板机制和向量化优化特性。原创 2025-11-11 07:54:54 · 601 阅读 · 0 评论 -
Eigen - C++ 中的 template 和 typename 关键字
C++中template和typename关键字有双重用途:一是声明模板,二是指明依赖表达式类型。在使用Eigen库等模板代码时,当访问依赖模板参数的成员模板时,必须使用dst.template method()语法,否则会引发编译错误。类似地,对依赖类型的嵌套类型需要使用typename关键字。这些规则源于C++模板编译时的依赖名解析机制。深入理解这些用法能帮助开发者正确处理复杂的模板代码。原创 2025-11-11 07:55:19 · 757 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 编写以 Eigen 类型为参数的函数
文章摘要 本文介绍了如何高效编写以Eigen类型为参数的函数,避免不必要的临时变量求值。关键要点包括: 基类模板参数:使用MatrixBase、ArrayBase、DenseBase和EigenBase等模板基类作为参数类型,可保持表达式模板特性,提高性能。 Ref类应用:对于非模板函数,推荐使用Eigen::Ref类传递参数,既支持读写操作又避免多余拷贝。 特殊情况处理: 只读操作可直接使用const引用参数 写入操作必须使用模板或Ref类 避免将块操作直接赋值给非模板Matrix引用 示例应用: 计算矩原创 2025-11-11 07:53:36 · 557 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 编写高效的矩阵乘法表达式
本文介绍了Eigen库中矩阵乘法表达式的优化机制。Eigen通过分析乘法表达式的两侧,提取标量因子并简化转置、共轭等操作,最终匹配高效的GEMM运算例程。文章列举了常见表达式的优化案例,同时也指出了当前简化机制的局限性,如无法正确处理某些复杂表达式中的标量因子抽取或Block嵌套情况。为获得最佳性能,建议使用.noalias()标记并遵循特定的编写模式,特别是在处理大型矩阵时更需注意优化表达式结构。原创 2025-11-12 08:55:20 · 614 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 延迟求值与别名处理(Lazy Evaluation and Aliasing)
Eigen通过智能编译期机制实现了延迟求值,自动处理别名问题,并优化临时变量的使用。它默认采用延迟求值策略,仅在必要时(如矩阵乘法、高成本表达式重用等场合)才会引入临时变量。开发者可通过eval()强制立即求值或noalias()避免临时变量。Eigen能自动融合多个操作为单一循环,在保证正确性的同时提高性能。这种机制在矩阵运算中实现高效计算与安全性的平衡。原创 2025-11-11 07:54:04 · 613 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 通过 Nullary 表达式进行矩阵操作
本文介绍了如何利用Eigen库中的CwiseNullaryOp类实现高级矩阵操作。通过定义nullary表达式(不依赖输入参数的表达式),可以避免自定义表达式类型的复杂性。文中提供了两个实用示例:循环矩阵实现和Matlab风格的按索引选取行列。循环矩阵示例展示了如何根据首列生成循环矩阵;索引选取示例则实现了类似Matlab的灵活行列选择功能,支持偏移、取模等复杂操作。这些方法比传统自定义表达式更简洁高效,特别适合需要频繁创建特定模式矩阵的场景。原创 2025-11-11 07:53:23 · 418 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 矩阵自由(Matrix-free)求解器
原文地址:https://libeigen.gitlab.io/eigen/docs-5.0/group__MatrixfreeSolverExample.html。等迭代求解器可以支持矩阵自由的上下文。为实现这一点,用户必须提供一个继承自。还需要针对你的包装类型特化。原创 2025-11-12 08:54:38 · 434 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 添加新的表达式类型
本文介绍了如何在Eigen中实现自定义表达式类型,以循环矩阵为例详细说明了实现步骤。内容分为四个部分:1) 背景介绍循环矩阵的定义;2) 创建表达式类Circulant继承MatrixBase;3) 定义traits类存储编译期属性;4) 实现evaluator类处理具体计算逻辑。最后提供构造函数入口和测试示例,展示了通过首列向量生成循环矩阵的功能。该实现仅支持稠密矩阵和列优先存储,不包含向量化支持,适用于高级用户理解Eigen内部机制。原创 2025-11-11 07:54:37 · 845 阅读 · 0 评论 -
Eigen - Eigen 内部发生了什么——简单示例解析
Eigen 的模板和表达式机制确保「只遍历一次数组,无中间临时变量」大量复杂的模板与元编程逻辑,编译时全部消化,生成类似手写 for + sse 指令的汇编这样既有很高的性能,也方便用高级表达式写法模板元编程其实就是在给编译器写脚本!(在某种意义上是图灵完全的)原文地址:https://libeigen.gitlab.io/eigen/docs-5.0/TopicInsideEigenExample.html。原创 2025-11-11 07:53:49 · 866 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 稀疏矩阵速查指南
本指南摘要了Eigen库中稀疏矩阵(SparseMatrix)的核心操作,重点包括: 初始化与填充:支持多种构造方式,包括逐元素插入、批量Triplet插入,以及设置存储顺序(默认列优先) 矩阵属性查询:提供行/列数、非零元素计数、范数计算等常用方法 算术运算:支持加减乘除、标量运算、转置、置换等操作,注意存储顺序一致性要求 特殊操作:包含子矩阵访问(只读)、三角/自伴视图、三角求解等功能,以及低级API和外部映射能力 该指南为处理稀疏线性代数问题提供了快速参考,特别强调了存储顺序对操作的影响及相应解决方案原创 2025-11-12 08:55:14 · 287 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 在 Eigen 中使用 Intel® MKL
摘要:Eigen 3.1+版本支持通过Intel® MKL(10.3+)进行性能优化。使用需定义EIGEN_USE_MKL_ALL宏并链接MKL库,适用于float/double及复数类型的大矩阵运算。支持分模块启用BLAS/LAPACK/VML功能,且可通过MKL_DIRECT_CALL提升小矩阵性能。还提供PARDISO稀疏求解器接口和VML矢量操作优化。注意MKL需商业授权,不兼容GPL未修改版本。支持x86架构的Linux/Mac/Windows平台。原创 2025-11-11 07:55:35 · 887 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 预处理指令(Preprocessor directives)
Eigen预处理指令摘要 Eigen库提供多种预处理宏控制其行为,应在包含头文件前定义。主要分为几类: 核心行为控制:如索引类型(EIGEN_DEFAULT_DENSE_INDEX_TYPE)、初始化方式(EIGEN_INITIALIZE_MATRICES_BY_ZERO)、自动调整尺寸(EIGEN_NO_AUTOMATIC_RESIZING)等。 标准特性控制:限制C++版本(EIGEN_MAX_CPP_VER)、数学函数支持(EIGEN_HAS_C99_MATH)等。 断言与调试:关闭调试断言(EIGE原创 2025-11-11 07:55:07 · 879 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 在 CUDA 内核中使用 Eigen
3.3 开始,可以在 CUDA 内核(kernel)中使用 Eigen 的定长矩阵、向量和数组。默认情况下,当在由 nvcc 编译的 .cu 文件中包含 Eigen 的头文件时,绝大多数 Eigen 的函数和方法都会自动加上。原文地址:https://libeigen.gitlab.io/eigen/docs-5.0/TopicCUDA.html。如果你的 .cu 文件中只在主机端用到 Eigen,有时这样可以避免一些编译警告。前缀,因此可被主机(CPU)和设备(GPU)代码同时调用。原创 2025-11-10 08:45:12 · 374 阅读 · 0 评论 -
Eigen - STL 迭代器与算法
自 Eigen 3.4 版本起,稠密矩阵与数组支持 STL 兼容的迭代器。这让它们能自然地与 range-for 循环以及 STL 算法结合使用。原创 2025-11-10 08:44:02 · 458 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 在 CMake 项目中使用 Eigen
原文地址:https://libeigen.gitlab.io/eigen/docs-5.0/TopicCMakeGuide.html。如果 Eigen 没有安装在默认路径,或想选用特定版本,不要忘记通过 CMAKE_PREFIX_PATH。Eigen 原生支持 CMake,可以非常方便地集成到 CMake 项目中。会使用第一个检测到的版本。要指定特定版本的 Eigen,可以在。CMake 会生成相应的工程文件,用于构建名为。如果你的系统安装了多个版本的 Eigen,你可以通过 CMake 的。原创 2025-11-10 08:44:25 · 521 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 变形(Reshape)
Eigen库从3.4版本开始提供矩阵变形功能,主要通过reshaped()方法实现二维视图变形和一维线性化视图。关键点包括: 变形操作返回输入表达式的视图而非原地修改; 默认按列主序解读输入,可通过模板参数控制顺序; 二维变形使用reshaped(nrows,ncols),一维线性化可省略参数; 真正的原地变形需使用resize()方法且结果受存储顺序影响。 这些功能为矩阵操作提供了更灵活的维度转换方式,同时保持原始数据不变。原创 2025-11-10 08:43:17 · 397 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 断言(Assertions)
和都定义在Macros.h。你可以递归定义 eigen_assert,方便自定义断言行为,比如改为抛出异常。eigen_plain_assert 始终保持默认行为。原创 2025-11-10 08:44:15 · 726 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 切片和索引(Slicing and Indexing)
Eigen库在3.4版本新增了强大的矩阵切片和索引功能。通过operator()支持灵活的子集选取操作,包括等间隔切片(seq/seqN)、反向序列、索引数组等多种方式。主要特性:1)支持编译期固定尺寸优化(fix);2)可用last表示末尾位置;3)接受各种索引容器(ArrayXi、vector等);4)还允许自定义索引对象。这些功能扩展了原有块操作API,为矩阵操作提供了更简洁高效的语法,如A(all,seq(0,last,2))选取偶数列,A(lastN(n))获取最后n行等。原创 2025-11-10 08:43:33 · 1124 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 继承自 Matrix
本文介绍如何在Eigen中正确继承Matrix类。首先强调EIGEN_MATRIX_PLUGIN可能比继承更合适,除非涉及复杂继承结构。文章提供了一个极简示例,展示继承VectorXd的MyVectorType类必须实现的三个关键方法:默认构造函数、表达式构造器和表达式赋值操作符。通过这些实现,派生类可以兼容Eigen表达式运算,避免操作符不匹配的错误。输出示例演示了继承类的正确用法。最后指出,若缺少这些方法会导致编译错误。原创 2025-11-10 08:45:39 · 338 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 稀疏矩阵操作
Eigen库提供了高效的稀疏矩阵操作模块,主要包括SparseCore(基础稀疏代数)、SparseCholesky(Cholesky分解)、SparseLU(LU分解)、SparseQR(QR分解)和迭代线性求解器等组件。稀疏矩阵采用压缩列/行存储格式,通过非零值、索引和偏移数组实现高效存储。使用时建议先构建三元组列表再转换为稀疏矩阵,以提高填充效率。主要类包括SparseMatrix和SparseVector,支持迭代器遍历非零元素。特别适用于有限元法等需要处理大规模稀疏矩阵的应用场景。原创 2025-11-10 08:43:50 · 1282 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 归约、访问器 (visitor) 和广播 (broadcasting)
Eigen库支持矩阵和数组的归约操作、访问器和广播功能。归约操作将矩阵/数组缩减为标量值,如求和(sum)、乘积(prod)、均值(mean)、最小值(minCoeff)、最大值(maxCoeff)和迹(trace)。还支持范数计算,包括L2范数(norm)、平方范数(squaredNorm)和Lp范数(lpNorm)。布尔归约提供all、any和count操作。访问器如maxCoeff/minCoeff可获取极值及其位置索引。这些功能为矩阵运算提供了高效的数值计算工具,支持在科学计算和机器学习中的各类矩阵原创 2025-11-10 08:42:59 · 1095 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 使用自定义标量类型
本文介绍了如何在Eigen库中支持自定义标量类型。首先说明Eigen默认支持的标量类型,然后详细说明了添加自定义类型T的三个必要条件:支持基本算术运算、特化NumTraits结构体以及定义相关数学函数。文章提供了两个具体示例:为Adolc的adouble类型添加支持(包括数值特性定义和数学函数实现)和为GMP的mpq_class有理数类型添加支持(重点展示了如何自定义选主过程中的评分机制)。这些示例展示了Eigen框架的可扩展性,使其能够处理各种自定义数值类型。原创 2025-11-10 08:45:24 · 388 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 关于未对齐数组断言的解释
Eigen库未对齐数组断言问题解析 本文解释了Eigen库中出现"未对齐数组断言"错误的常见原因和解决方案。该错误通常发生在使用定长可向量化Eigen对象时,由于内存对齐问题导致。文章详细分析了四种主要原因:包含Eigen对象的结构体成员、STL容器或手动内存分配、值传递Eigen对象以及编译器栈对齐假设错误。同时提供了禁用向量化优化的替代方案,并建议通过自定义malloc测试来检测潜在的对齐风险。对于每种问题,都给出了相应的文档链接和具体解决方法。原创 2025-11-09 08:36:40 · 605 阅读 · 0 评论 -
Eigen - Array 类与分量级运算(coefficient-wise operations)
Eigen的Array类提供了分量级运算功能,与主打线性代数的Matrix类形成互补。Array支持逐元素加减乘除等操作,并允许数组与标量直接运算。Array类型定义与Matrix类似,可通过typedef创建常用数组类型。元素访问使用()运算符或逗号初始化器。关键特性包括:支持数组间和数组与标量的加减乘运算、丰富的分量级操作函数(如abs()、sqrt()等),以及通过.array()和.matrix()方法实现与Matrix的无成本转换。这种设计使得用户可以在保持性能的同时,灵活选择适合当前任务的数据结原创 2025-11-09 08:37:37 · 662 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 编译器对栈对齐假设有误
本文档解释了Eigen库在Windows平台使用GCC编译器时遇到的栈对齐问题。由于GCC错误假设栈总是16字节对齐,而Windows平台仅保证4字节对齐,可能导致内存未对齐错误。文档提供了三种解决方案:局部方案是为特定函数添加force_align_arg_pointer属性;全局方案包括编译时添加-mincoming-stack-boundary=2或-mstackrealign参数。后两种方案会增加性能开销,建议仅在必要时使用。此问题已在GCC 4.5中修复。原创 2025-11-09 08:36:53 · 401 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 含 Eigen 成员的结构体(Structures Having Eigen Members)
摘要:Eigen类型成员的对齐问题处理 当结构体包含定长可向量化Eigen类型成员时,动态分配需要确保内存对齐。C++17及更新编译器会自动处理对齐问题,否则需要添加EIGEN_MAKE_ALIGNED_OPERATOR_NEW宏。该问题源于SIMD指令集(如AVX、SSE)对内存对齐的要求,未对齐会导致段错误。解决方案包括:添加对齐宏、禁用对齐(影响性能)或将Eigen成员封装到私有子结构体中分配。动态尺寸的Eigen类型不会出现此问题。原创 2025-11-09 08:36:17 · 572 阅读 · 0 评论 -
Eigen - Matrix 类
Eigen库中的Matrix类是处理稠密矩阵和向量的核心模板类。矩阵和向量都是Matrix模板类的实例,其中向量是特殊的单行或单列矩阵。Matrix类有6个模板参数,但通常只需关注前3个:标量类型、行数和列数,后3个参数有默认值。Eigen提供常用矩阵类型的typedef(如Matrix4f、Vector3f等),并支持动态尺寸矩阵(使用Dynamic值)。矩阵可通过多种方式初始化,包括默认构造、带尺寸构造、列表初始化等。元素访问使用重载的()运算符,逗号初始化器提供便捷的赋值方式。动态矩阵可通过resiz原创 2025-11-09 08:38:25 · 769 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 别名(Aliasing)
别名即赋值表达式左右两边涉及同一矩阵/数组的元素。分量级运算/加法/数乘等别名是安全的,不需处理。矩阵乘法默认假定有别名(目标矩阵尺寸不变时),如确知有无别名可用 noalias() 帮助优化。其它情况一律假定无别名,否则结果就错了,遇到实际的别名要用.eval()或 xxxInPlace()。原文地址:https://libeigen.gitlab.io/eigen/docs-5.0/group__TopicAliasing.html。原创 2025-11-08 05:49:16 · 678 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 高级初始化
本文介绍了Eigen库中矩阵和数组的高级初始化方法。重点讲解了逗号初始化器语法,允许从左到右、从上到下依次赋值,支持拼接向量和矩阵块。还展示了特殊矩阵的生成方法,包括Zero()、Constant()、Random()、Identity()等静态方法,以及LinSpaced()用于创建等间距向量。文章通过多个代码示例演示了如何初始化零矩阵、单位矩阵、拼接矩阵以及构建复杂矩阵块,为Eigen用户提供了灵活高效的矩阵初始化方案。原创 2025-11-09 08:37:07 · 706 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 块操作(Block operations)
本文介绍了Eigen库中的块操作功能,可以提取和操作矩阵/数组中的矩形子区域。核心内容包括: 基础的.block()方法,支持动态和固定尺寸两种形式,可作为左值或右值使用; 专用API如.col()和.row()用于提取行/列,效率更高; 针对矩阵边缘和角落的特殊块操作方法,如.topLeftCorner()等; 块操作与Eigen其他操作一样,经过编译器优化后不会带来运行时开销。 示例代码展示了如何提取不同大小的子块并进行赋值操作。文章强调对于特定场景应优先使用专用API以提高性能。原创 2025-11-09 08:37:52 · 911 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 矩阵和向量运算
本文介绍了Eigen库中的矩阵和向量运算操作,包括加减法、标量乘除法、转置和共轭运算,以及矩阵乘法。Eigen通过运算符重载和表达式模板优化计算性能,同时提供了转置等操作的安全实现方式。重点说明了线性代数运算与分量级运算的区别,以及处理转置时的别名问题和解决方案。原创 2025-11-09 08:38:12 · 772 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 存储顺序(Storage orders)
本文介绍了矩阵和二维数组的两种存储顺序:列主序和行主序。列主序按列存储元素,而行主序按行存储。Eigen库默认使用列主序,但可通过模板参数指定存储方式。文中通过代码示例展示了两种存储顺序的内存排列差异,并指出在表达式中可以混合使用不同存储顺序的矩阵。最后给出了选择存储顺序的实用建议:考虑兼容性需求、算法访问模式以及Eigen库对列主序的优化支持。原创 2025-11-09 08:36:04 · 522 阅读 · 0 评论 -
Eigen - 在 STL 容器中使用 Eigen
摘要:本文介绍了在STL容器中使用Eigen时的内存对齐问题及解决方案。对于C++17及以上版本,编译器会自动处理对齐;其他情况下,在容器中存储Eigen固定大小可向量化类型时必须使用Eigen提供的aligned_allocator。文章详细说明了如何为不同容器(如std::map)配置对齐分配器,并特别指出std::vector在C++98/03中的特殊处理要求。还提供了替代方案——通过EIGEN_DEFINE_STL_VECTOR_SPECIALIZATION宏特化std::vector,但需注意使用原创 2025-11-08 05:49:33 · 496 阅读 · 0 评论
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