auto_diff/main.cpp at main · Kai360-dot/auto_diff · GitHub

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#include <cmath>
#include <iostream>

namespace ad
{
class DualNum
{
 public:
  explicit DualNum(double real, double dual) : real_(real), dual_(dual) {}
  double get_real() const { return real_; }
  double get_dual() const { return dual_; }

  DualNum(double real) : real_(real), dual_(0) {}
  DualNum operator-() const { return DualNum(-real_, -dual_); }

 private:
  double real_;
  double dual_;
};

DualNum operator+(const DualNum& d1, const DualNum& d2)
{
  return DualNum(d1.get_real() + d2.get_real(), d1.get_dual() + d2.get_dual());
}

DualNum operator*(const DualNum& d1, const DualNum& d2)
{
  return DualNum(d1.get_real() * d2.get_real(),
                 d1.get_real() * d2.get_dual() + d1.get_dual() * d2.get_real());
}

DualNum operator-(const DualNum& d1, const DualNum& d2)
{
  return DualNum(d1.get_real() - d2.get_real(), d1.get_dual() - d2.get_dual());
}

DualNum operator/(const DualNum& d1, const DualNum& d2)
{
  return DualNum(
      d1.get_real() / d2.get_real(),  // real
      (d1.get_dual() * d2.get_real() - d1.get_real() * d2.get_dual()) /
          (d2.get_real() * d2.get_real())  // dual
  );
}

DualNum sin(const DualNum& d)
{                              // eps**2 = 0 && eps != 0
  return DualNum(              // sin (a + b*eps) = sin(a) + cos(a) * b * eps
      std::sin(d.get_real()),  // real
      std::cos(d.get_real()) * d.get_dual());  // dual
}

DualNum cos(const DualNum& d)
{
  return DualNum(                               // see sin for more information
      std::cos(d.get_real()),                   // real
      -std::sin(d.get_real()) * d.get_dual());  // dual
}

DualNum exp(const DualNum& d)
{
  return DualNum(std::exp(d.get_real()),                // real
                 std::exp(d.get_real()) * d.get_dual()  // dual
  );
}

DualNum log(const DualNum& d)
{
  return DualNum(std::log(d.get_real()),      // real
                 d.get_dual() / d.get_real()  // dual
                 );
}

template <typename F>
double diff(F func, double x)
{
  return func(DualNum(x, 1)).get_dual();
}

}  // namespace ad

int main()
{
  using namespace ad;
  auto f       = [](auto x) { return x * x + 4 * x + 8; };
  double slope = diff(f, 3.0);

  std::cout << slope << "\n";
  return 0;
}