C ++中的非连续数组指针答案

【问题标题】：Non-contiguous array pointers in C++C ++中的非连续数组指针
【发布时间】：2012-08-14 08:29:32
【问题描述】：

我正在用 C++ 为几个线性代数库编写包装器代码，这些库可以以多种格式之一存储它们的数组，最常见的是密集列优先、密集行优先、压缩稀疏列和压缩稀疏行。我想创建一个数组包装类，它将以通用顺序访问这些数组的元素，同时保持基础库所需的底层内存顺序；也就是说，我希望能够使用基于行的索引以相同的方式访问包装的列优先密集数组和包装的行优先密集数组的元素。我无法在不干扰外部库功能的情况下重新排序底层数组，并且考虑到我的数组的巨大大小，重新排序无论如何都会涉及大量计算成本。这就是我的意思，假设 'rowMajorArray' 和 'columnMajorArray' 都以它们的外部库的适当顺序存储类型为 'T' 的值：

T * data;
// Initialize values of data

rowMajorArray R(data); // Stored row-major, with reordering of data if necessary
columnMajorArray C(data); // Stored column-major, with reordering of data if necessary

wrapperArray wrapperR(R); // DOES NOT reorder data
wrapperArray wrapperC(C); // DOES NOT reorder data

assert(wrapperR[3] == wrapperC[3]); // I want this to be true, i.e. transparent row indexing
assert(wrapperR[3][4] == wrapperC[3][4]); // I want this to be true, i.e. transparent element indexing


T * rowPointerR = wrapperR[0]; // Points to first row; should this be a reference: &(wrapperR[0]) ?
T * rowPointerC = wrapperC[0]; // Points to first row, even though stored column-major

assert( *(rowPointerR + 2) == *(rowPointerC + 2) ) // I want this to be true, i.e. transparent row pointers

T * elementPointerR = &(wrapperR[0][0]); // Points to individual element
T * elementPointerC = &(wrapperC[0][0]); // Points to individual element

assert( *(elementPointerR + 2) == *(elementPointerC + 2) ) // I want this to be true, i.e. transparent pointer arithmetic

基本上，我的目标是让底层库能够使用与它们本机使用的相同内存顺序来访问包装数组，同时使我的包装器代码能够透明地访问数据而无需担心底层内存顺序。我不在乎我是使用指针还是索引语法，因为我可以做任何我需要的事情，只要我能正确访问行和元素；如果我只能直接实现指针，那么我无论如何都会重载索引运算符，以便与其他外部运算符重载库轻松集成。

提前感谢大家的帮助。

【问题讨论】：

如果问题包括——你知道——一个问题，通常会有所帮助。

标签： c++ arrays pointers memory-management

【解决方案1】：

您只需要重载索引运算符，并在所述运算符内部计算正确的偏移量。您的包装器需要知道它包装的是哪种数据结构。当您创建这些类型之一的实例时，它可能就像设置一些成员变量一样简单，即m_rowOffset、m_columnOffset 等。

但是，对于指针的工作方式，您无能为力。指针是简单而愚蠢的生物，你不能让它们以不同的方式工作以适应你的目的。如果将1 添加到指针，它只会前进到下一个对象（即前进n * sizeof(T) 字节）坚持使用索引方法。反正这样更自然。

【讨论】：

【解决方案2】：

我当然不鼓励您使用多维数组和中缀运算符。

一个天真的起点应该是这样一个简单的界面。

class Table {
public:
  virtual ~Table() {}

  virtual double get(size_t row, size_t col) const = 0;
  virtual void getRow(size_t row, std::vector<double> &row_vals) const = 0;
  virtual void getCol(size_t col, std::vector<double> &col_vals) const = 0;

  virtual void set(size_t row, size_t col, double val) = 0;
  virtual void setRow(size_t row, const std::vector<double> &row_vals) = 0;
  virtual void setCol(size_t col, const std::vector<double> &col_vals) = 0;
};

您需要为每个存储策略实现接口。这将允许行/列专业优化他们擅长的地方。

【讨论】：