Eigen中PlainObjectBase与DenseBase的区别及替代使用疑问

刚接触Eigen的时候，确实容易被这一堆带Base的基类搞懵——我当初入门时也对着这俩类翻了好久文档，咱们一步步把它们的区别和替代的坑说清楚～

1. 定位与职责完全不同 #

• DenseBase：这是Eigen所有稠密线性代数对象的抽象接口层，相当于一份“通用操作手册”。它只定义了所有稠密对象（不管是MatrixXd这种存数据的实体，还是A+B这种临时表达式）都必须支持的通用操作——比如rows()、cols()、operator()访问元素、block()块操作、各种算术运算等等。它完全不负责内存存储，只是给上层提供统一的调用接口。
  举个直观的例子：当你写A + B时，返回的是一个临时的表达式对象，这个对象就继承自DenseBase，但它本身不存储加法结果，只是记录了“要把A和B相加”这个操作，直到你把它赋值给一个实际的Matrix对象时，才会真正执行计算并存储结果。
• PlainObjectBase：这是Eigen中实际持有内存的稠密对象的直接基类，比如你平时用的MatrixXd、ArrayXf这些能存数据的类，都是直接继承自它。它的核心职责是管理内存的分配、释放，处理构造/析构逻辑，同时它也继承了DenseBase的所有接口，所以你能用的那些通用操作它都有，但它多了和存储相关的核心能力。

2. 继承层级的差异 #

简单梳理下继承链：
Matrix/Array（可实例化的具体类） → PlainObjectBase（存储管理基类） → DenseBase（通用接口基类） → 更底层的抽象类

也就是说，PlainObjectBase是DenseBase的子类，同时是实际可实例化类的直接父类。

这俩根本不是一个层级的东西，强行替代会踩一堆坑：

• 无法实例化&存储数据：DenseBase是抽象类，你根本没法直接定义一个DenseBase<double> mat;这样的变量——编译器会直接报错。而且它本身没有存储数据的成员变量，就算能实例化，也存不了任何矩阵/数组数据。
• 丢失存储相关功能：比如resize()、resizeLike()这些需要修改内存大小的操作，还有setZero()、setRandom()这类直接操作内存数据的方法，都是PlainObjectBase才有的，DenseBase里完全没有这些，因为它不需要处理存储逻辑。
• 逻辑混乱：DenseBase涵盖了临时表达式和实际存储对象两种类型，如果你强行用它代替PlainObjectBase，很可能会把一个临时表达式当成可修改的存储对象来用，要么编译报错，要么运行时出现莫名其妙的问题。

• 如果你要写一个通用函数，能接受任何稠密对象（包括临时表达式），那参数类型可以用DenseBase的模板形式，比如：

  template<typename Derived>
  void process_dense(const DenseBase<Derived>& obj) {
      // 这里可以调用所有DenseBase定义的通用操作
      std::cout << "Size: " << obj.rows() << "x" << obj.cols() << std::endl;
  }
  

  这个函数既可以传MatrixXd对象，也可以传A+B、A*2这类临时表达式。
• 如果你要定义一个实际存储数据的对象，或者需要处理内存相关的操作（比如resize、初始化内存），那必须用PlainObjectBase的子类（也就是直接用Matrix、Array这些具体类），或者在模板中用PlainObjectBase来约束，比如：

  template<typename Derived>
  void init_storage(PlainObjectBase<Derived>& obj) {
      obj.resize(5, 5); // 这个操作只有PlainObjectBase及其子类支持
      obj.setZero();
  }
  

内容的提问来源于stack exchange，提问作者greeshma unni