将 STL complex<double> 转换为 fftw_complex 的问题答案

【问题标题】：Problem casting STL complex<double> to fftw_complex将 STL complex<double> 转换为 fftw_complex 的问题
【发布时间】：2011-05-11 23:50:48
【问题描述】：

FFTW 手册says 其fftw_complex 类型与STL 中的std::complex<double> 类位兼容。但这对我不起作用：

#include <complex>
#include <fftw3.h>
int main()
{
   std::complex<double> x(1,0);
   fftw_complex fx;
   fx = reinterpret_cast<fftw_complex>(x);
}

这给了我一个错误：

error: invalid cast from type ‘std::complex<double>’ to type ‘double [2]’

我做错了什么？

【问题讨论】：

标签： c++ fftw complex-numbers reinterpret-cast

【解决方案1】：

fftw_complex 与 C99 和 C++ 复杂类型的位兼容性背后的想法不是它们可以很容易地相互创建，而是 FFTW 中所有采用指向 fftw_complex 的指针的函数也可以采用指向 c++ std::complex 的指针.因此，最好的方法可能是在整个程序中使用 std::complex 并且仅在调用 FFTW 函数时将指针转换为这些值：

std::vector<std::complex<double> > a1, a2;
....
....
fftw_plan_dft(N, reinterpret_cast<fftw_complex*>(&a1[0]),
                 reinterpret_cast<fftw_complex*>(&a2[0]),
                 FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);
....

【讨论】：

迄今为止最好的方法。

【解决方案2】：

重写你的代码如下：

#include <complex>
#include <fftw3.h>
int main()
{
   std::complex<double> x(1,0);
   fftw_complex fx;
   memcpy( &fx, &x, sizeof( fftw_complex ) );
}

我使用的每个编译器都会优化 memcpy，因为它正在复制固定的数据量，即在编译时。

这避免了pointer aliasing issues。

编辑：您还可以使用联合来避免严格的别名问题，如下所示：

#include <complex>
#include <fftw3.h>
int main()
{
   union stdfftw
   {
       std::complex< double > stdc;
       fftw_complex           fftw;
   };
   std::complex<double> x(1,0);
   stdfftw u;
   u.stdc = x;
   fftw_complex fx = u.fftw;
}

虽然严格来说，这个 C99 规则（不确定 C++）被破坏了，因为从联合的不同成员读取到写入的那个也是未定义的。它适用于大多数编译器。我个人更喜欢我原来的方法。

【讨论】：

好的，这对我有用！ 3 年没有用纯 C 编码了 :) 非常感谢。
@galadog memcpy 有必要吗？你为什么不能这样做：std::complex<double> x(1,0); fftw_complex* fx = &x
复数数组怎么样？

【解决方案3】：

reinterpret_cast 仅适用于指针和引用。所以你必须这样做：

#include <complex>
#include <fftw3.h>
int main()
{
   std::complex<double> x(1,0);
   fftw_complex fx(*reinterpret_cast<fftw_complex*>(&x));
}

这假定fftw_complex 有一个复制构造函数。为了避免严格别名的问题，应该首选Goz's solution。

【讨论】：

您在上面的操作违反了严格的别名规则，应该避免。 GCC 会警告你这样做，如果你打开了严格的别名，它可能会中断。
@Goz：你是对的。我添加了一条警告并参考了您的答案。
也适用于参考：fftw_complex fx(reinterpret_cast<fftw_complex&>(x));