指向数组部分的指针

Posted 2023-02-17

【中文标题】指向数组部分的指针

【英文标题】：Pointer to portions of array

【发布时间】：2021-10-22 12:40:10

【问题描述】：

我有一个std::vector<std::array<double, 16>>的对象

vector entry    Data
[0]           - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
[1]           - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
[2]           - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
[...]         - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

这旨在以 ravel 格式表示一个 4x4 矩阵。

为了不重复信息，我想创建一个指针以从上述结构中提取 3x3： 我有 3x3 结构的数学运算 (std::array<double, 9>)

someStructure：指向数据元素[0, 1, 2, 4, 5, 6, 8, 9 10]

最终目标是：std::array<double, 9> tst = someStructure[0] + someStructure[1];

这可行吗？

最好的问候

【问题讨论】：

向量的相关性是什么？一个 4x4 矩阵只有 16 个元素，并且由向量的单个元素表示，对吧？

它代表一个矩阵块

我建议你给自己一个矩阵库。没有办法只使用您拥有的结构获得指向内部（嵌套）3x3 矩阵的指针。

您的 3x3 矩阵不会是一块连续的内存，因此引用 aka std::array<double, 9> 并不可行

这里不太了解std::valarray，它能够做这样的事情。

【参考方案1】：

3x3 部分不连续，因此单独的指针在这里无济于事。

您可以编写一个view_as_3x3，它允许您访问4x4 的子矩阵的元素，就好像它是连续的一样：

struct view_as_3x3 
    double& operator[](size_t index) 
        static const size_t mapping[] = 0, 1, 2, 4, 5, 6, 8, 9, 10;
        return parent[mapping[index]];
    
    std::array<double, 16>& parent;
;

例如这样的

for (size_t = 0; i< 9; ++i) std::cout << " " << view_as_3x3orignal_matrix[i];

正在打印原始 4x4 original_matrix 的 3x3 子矩阵的 9 个元素。

然后，您可以更轻松地将 3x3 算法应用于 4x4 矩阵的 3x3 子矩阵。您只需将std::array<double, 9> 替换为一些通用的T。比如改变

double sum_of_elements(const std::array<double, 9>& arr) 
       double res = 0;
       for (int i=0;i <9; ++i) res += arr[i];
       return res;

收件人：

template <typename T>
double sum_of_elements(const T& arr) 
       double res = 0;
       for (int i=0;i <9; ++i) res += arr[i];
       return res;

然后调用

 std::array<double, 16> matrix4x4;
 sum_of_elements(view_as_3x3matrix4x4);
 // or
 std::array<double, 9> matrix3x3;
 sum_of_elements(matrix3x3);

使用迭代器代替索引会更好，但是，使用自定义迭代器编写视图需要大量样板文件。另一方面，我不建议首先使用裸std::arrays，而是使用一些my_4x4matrix，它将数组作为成员并提供迭代器和更多方便的方法。

【讨论】：

如果我为 3x3 矩阵定义了操作，是否可以将 view_as_3x3 结构声明为 3x3 矩阵并使其具有可用于 3x3 矩阵的所有操作？

@ManuelOliveira 答案的最后一部分是关于这个的。当您对 3x3 矩阵的操作被编写为通用算法（模板或使用迭代器）时，您可以将它们与 view_as_3x3 或 3x3 矩阵一起使用

感谢您的回复！但是，当我运行代码时，我得到：error: passing ‘const view_as_3x3’ as ‘this’ argument discards qualifiers [-fpermissive]。我认为double& operator[](size_t index)末尾缺少const另外，数字9和10之间的映射中缺少逗号。

@ManuelOliveira 我修复了丢失的,。缺少const 是因为答案只是勾勒了这个想法。一个正确的实现应该有一个非常量和一个常量重载（这将返回一个const double&）

...也许还应该有一个const_view。不知道什么是处理两者的最佳设计