如何扩展Eigen的Tensor类以添加自定义成员方法？

首先，Eigen的Tensor类没有提供官方的扩展点直接新增成员函数，直接修改Eigen源码虽然能实现需求，但会导致后续版本升级困难，优先推荐低侵入的实现方案：

方案1：C++23 扩展方法实现（最推荐，无需修改Eigen源码） #

如果你的编译器支持C++23，可以用**推导this（Deducing this）**特性直接给Eigen::Tensor类加扩展方法，完全不需要动Eigen的任何代码：

#include <Eigen/CXX11/Tensor>
#include <iostream>

template<typename Derived>
requires std::is_base_of_v<Eigen::TensorBase<Derived>, Derived>
void shape(this const Derived& x)
{
    std::cout << "( ";  
    for (int i = 0; i < x.NumDimensions; i++){
        std::cout << x.dimensions()[i];
        // 去掉最后一维多余的逗号
        if (i != x.NumDimensions - 1) std::cout << ",";
    }
    std::cout << " )" << std::endl;
}

调用方式和你预期的几乎一致：

Eigen::Tensor<double,2> t(2,2);
t.shape(); // 输出 ( 2,2 )

方案2：兼容低版本C++的包装类实现 #

如果需要兼容C++11/14/17，可以自定义Tensor包装类继承原生Eigen::Tensor，在包装类中添加shape方法：

#include <Eigen/CXX11/Tensor>
#include <iostream>

template<typename Scalar_, int rank>
class CustomTensor : public Eigen::Tensor<Scalar_, rank>
{
public:
    // 继承Eigen::Tensor的所有构造函数
    using Eigen::Tensor<Scalar_, rank>::Tensor;

    void shape() const
    {
        std::cout << "( ";  
        for (int i = 0; i < this->NumDimensions; i++){
            std::cout << this->dimensions()[i];
            if (i != this->NumDimensions - 1) std::cout << ",";
        }
        std::cout << " )" << std::endl;
    }
};

调用方式：

CustomTensor<double,2> t(2,2);
t.shape(); // 输出 ( 2,2 )

这个方案可以保留Eigen::Tensor的所有原有功能，只需要把原来的Eigen::Tensor替换为CustomTensor声明变量即可。

方案3：直接修改Eigen源码（不推荐） #

如果一定要在原生Eigen::Tensor上调用该方法，可以手动修改Eigen的源码文件：找到Eigen安装目录下的unsupported/Eigen/CXX11/src/Tensor/Tensor.h，在Tensor类的public成员区域添加如下代码：

void shape() const
{
    std::cout << "( ";  
    for (int i = 0; i < NumDimensions; i++){
        std::cout << dimensions()[i];
        if (i != NumDimensions - 1) std::cout << ",";
    }
    std::cout << " )" << std::endl;
}

该方案的缺点是后续升级Eigen版本时需要重新修改对应文件，容易出现兼容问题，非特殊情况不建议使用。

补充：你原始实现的shape函数会在最后一维后面多输出一个逗号，比如二维张量会输出( 2,2, )，上面的代码已经修复了这个问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Nicolas Brugie