C中任意数据类型的矩阵运算

Question

假设我有一些函数可以对 float 数组执行矩阵运算（如转置）：

void transpose(float *result, const float *input, int rows, int cols){

    int i,j;

    for(i = 0; i < rows; i++){
        for(j = 0; j < cols; j++){
            result[rows*j+i] = input[cols*i+j];
        }
    }

}

此函数适用于大小为sizeof(float) 的任何数据类型。是否可以修改此函数以处理任意数据类型的数组，或者是否需要为每种不同大小的数据类型（例如transpose_8、transpose_32 等）设置单独的函数？

Answer 1

从a comment 到Eugene Sh.，您可以传递void *、数据的大小以及您要传递的类型的大小，因此它适用于所有类型。

不过，您必须将它们转换为 char *，这样才能使用指针算法。

您可以这样做：

void transpose(void *result, const void *input, int size, int rows, int cols)
{    
    int i, j;
    char *r = result;
    const char *i = input;

    for( i = 0; i < rows; i++ )
    {
        for( j = 0; j < cols; j++ )
        {
            memcpy(r + size * (rows * j + i), i + size * (cols * i + j), size);
        }
    }

}

Answer 2

可以修改此函数以使用任意数据类型的数组吗？

是的，您可以传递一个通用的 void * 指针和单个元素的大小作为参数，这正是 qsort() 处理任何类型的数据类型 (source) 的方式。

这是一个工作示例：

void transpose(void *result, const void *input, size_t rows, size_t cols, size_t element_size) {
    unsigned char *input_ptr = (unsigned char *)input;
    unsigned char *result_ptr = (unsigned char *)result;
    size_t i, j;

    for(i = 0; i < rows; i++) {
        for(j = 0; j < cols; j++) {
            unsigned char *in = input_ptr + element_size * (cols * i + j);
            unsigned char *res = result_ptr + element_size * (rows * j + i);
            memcpy(res, in, element_size);
        }
    }
}

---

您也可以使用与qsort() 相同的交换技术就地执行此操作：

void transpose_inplace(void *input, size_t n, size_t element_size) {
    unsigned char *input_ptr = (unsigned char *)input;
    size_t i, j;

    for(i = 0; i < n; i++) {
        for(j = 0; j < i; j++) {
            unsigned char *a = input_ptr + element_size * (n * i + j);
            unsigned char *b = input_ptr + element_size * (n * j + i);
            size_t size = element_size;

            while (size--) {
                unsigned char tmp = *a;
                *a++ = *b;
                *b++ = tmp;
            }
        }
    }
}

我在这里使用n，因为要就地转置，您需要一个方阵，其中rows = cols = n。