Rcpp：处理 NumericMatrix 时，* 的语法糖会产生意想不到的结果

最近被问到的一个问题让我相信语法糖* by Rcpp不按预期工作。在链接的问题中，用户试图将矩阵乘以标量。

R code

这就是我们想要实现的目标Rcpp，但现在简单地说R:

> m <- matrix(0:3, 2, 2)
> m * 3
     [,1] [,2]
[1,]    0    6
[2,]    3    9

RCPP代码

我创建了一些最小的示例来演示上述问题以及一些意外的行为。首先请注意，我一直在使用List作为返回类型，因为它不需要我提前声明适当的类型：

#include <Rcpp.h>
using namespace Rcpp;

// [[Rcpp::export]]

List FooMat() {
  // Create a fill a 2x2 matrix
  NumericMatrix tmp(2,2);
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    tmp[i] = i;
  }

  return List::create(tmp);
}

// [[Rcpp::export]]
List FooMat2() {
  // Create a fill a 2x2 matrix
  NumericMatrix tmp(2,2);
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    tmp[i] = i;
  }

  NumericVector x(1);                                                                                                                                                                                                                      
  x[1] = 3;

  return List::create(tmp * x); 
}

// [[Rcpp::export]]

List FooMat3() {
  // Create a fill a 2x2 matrix
  NumericMatrix tmp(2,2);
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    tmp[i] = i;
  }

  NumericVector x(1);
  x[1] = 3;

  return List::create(tmp * x[1]);
}

// [[Rcpp::export]]

List FooMat4() {
  // Create a fill a 2x2 matrix
  NumericMatrix tmp(2,2);
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    tmp[i] = i;
  }

  return List::create(tmp * 3); 
}

现在，如果我们获取该文件，我们会得到一些奇怪的行为：

# Proof that we can return a NumericMatrix in a List:
> FooMat()
[[1]]
     [,1] [,2]
[1,]    0    2
[2,]    1    3

# Multiply the whole NumericMatrix by a whole NumericVector
# whose size is 1. Unsafe behaviour?
> FooMat2()
[[1]]
[1]  0.000000e+00  3.000000e+00 1.388988e-309 2.083483e-309

# Multiply the whole NumericMatrix by the first element of
# The NumericVector. Results are correct, but `*` converts
# the answer to a NumericVector instead of a NumericMatrix
> FooMat3()
[[1]]
[1] 0 3 6 9

# Same as FooMat3() except now we just multiply the NumericMatrix
# by an integer
> FooMat4()
[[1]]
[1] 0 3 6 9

一、语法糖*由...提供Rcpp似乎无法正确处理矩阵与标量的乘法。二、乘以整数NumericVector, as in FooMat2()导致不安全行为。

正如我在之前的答案中所述，当我需要对矩阵进行实际数学计算时，我使用犰狳对象：

R> cppFunction('arma::mat scott(arma::mat x, double z) { 
+                 return(x*z); }', 
+              depends="RcppArmadillo")
R> scott(matrix(1:4,2), 2)
     [,1] [,2]
[1,]    2    6
[2,]    4    8
R> 

糖操作不错，但并不完整。不过，我们肯定会打补丁。

正如我们之前多次说过的：rcpp-devel 是正确的支持渠道。

Edit（2016 年 10 月或 2 1/2 年后）：寻找其他东西让我回到了这里。在 Rcpp 0.12.* 系列中，一些工作涉及矩阵和向量之间的运算，因此基本的“矩阵乘标量”现在可以按您的预期工作：

R> cppFunction("NumericMatrix testmat(NumericMatrix m, double multme) { 
+               NumericMatrix n = m * multme; 
+               return n; }") 
R> testmat(matrix(1:4,2), 1)
     [,1] [,2]
[1,]    1    3
[2,]    2    4
R> testmat(matrix(1:4,2), 3)
     [,1] [,2]
[1,]    3    9
[2,]    6   12
R> 

不过，我可能仍然会使用 RcppArmadillo 进行矩阵数学运算。