指向 Eigen::Map<Eigen::VectorXd> 对象的 C++ 特征指针

Question

是否可以定义指向 Eigen::Map 对象的指针？原始代码非常复杂，但这是我想要实现的（伪代码）

void testfunction1(... XPtr){
  // XPtr is a pointer
  // create a vector, map it to a Map object and make XPtr point to the latter

  VectorXd Xnew(9);
  Xnew <<  10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90;
  Map<VectorXd> XnewMap(Xnew.data(), 9); 

  // make XPtr point to XnewMap so that Xnew data can be 
  // accessed outside testfunction1()
  // ... how? I suspect this to involve some dynamic memory allocation
};

void testfunction2(bool yes){
  // main function

  VectorXd XR(9);
  XR <<  1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;
  const Map<VectorXd> X(XR.data(), 9); // yes the mapped version is needed

  // create a pointer to X, say XPtr
  // ... how?

  if(yes){ // make XPtr point to XnewMap which is defined in testfunction1()
     testfunction1(XPtr);
   };

  //... some computations

  // make XPtr point again to X
  // ... how?

};

Answer 1

首先这里不需要使用指针，因为 Map 本质上已经是一个指针，所以用placement new 更新 Map 对象会更简单。尽管如此，您当前的设计将需要在 testfunction1 中进行分配，并在 testfunction2 中重新分配，以防它已被分配，这并不安全。所以最好采用函数式设计，将“一些计算”放在函数（或命名的 lambda）中，让 testfunction1 按值返回：

VectorXd testFunction1() { return Xnew; }

void testfunction2(bool yes){
  VectorXd XR(9);
  XR <<  1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;
  const Map<VectorXd> X(XR.data(), 9);

  auto func = [&] (Eigen::Ref<VectorXd> X) {
    /* some computation */
  }

  if(yes) func(testfunction1());
  else    func(X);
};

如果你真的想保留你当前的逻辑，那么这里有一个使用placement new的独立示例：

#include <iostream>
#include <Eigen/Dense>
using namespace Eigen;
using namespace std;

void testfunction1(Map<VectorXd> &XMap){
  double * Xnew = new double[9];
  ::new (&XMap) Map<VectorXd>(Xnew,9);
  XMap << 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90;
};

int main()
{
  bool yes = true;

  VectorXd XR(9);
  XR <<  1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;
  Map<VectorXd> X(XR.data(), 9);

  if(yes) testfunction1(X);

  // use X ...
  cout << X.transpose() << endl;

  // restore X and free memory allocated in testfunction1
  if(yes){
    delete[] X.data();
    ::new (&X) Map<VectorXd>(XR.data(),9);
  }

  cout << X.transpose() << endl;
}

这非常糟糕，因为如果在使用 X 时引发异常，它可能会泄漏。您可以通过要求 testFunction1 返回VectorXd（或任何自行处理内存分配/释放的任何东西）来解决手动内存管理问题并执行主函数中的新位置：

#include <iostream>
#include <Eigen/Dense>
using namespace Eigen;
using namespace std;

VectorXd testfunction1(){
  VectorXd Xnew(9);
  Xnew << 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90;
  return Xnew;
};

int main()
{
  bool yes = true;

  VectorXd XR(9);
  XR <<  1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;
  Map<VectorXd> X(XR.data(), 9);

  {
    VectorXd X2;
    if(yes) {
      X2 = testfunction1(); // shallow copy thanks to move semantic
      ::new (&X) Map<VectorXd>(X2.data(),9);
    }

    // use X ...
    cout << X.transpose() << endl;

    // restore X
    ::new (&X) Map<VectorXd>(XR.data(),9);
  }

  cout << X.transpose() << endl;
}

最后，如果X 的内容应该是只读的，那么使用Map<const VectorXd> 而不是const Map<VectorXd>，就像您最初的问题一样。