如何从swift将一组浮点数组传递给C++函数

Posted 2023-03-14

【中文标题】如何从swift将一组浮点数组传递给C++函数

【英文标题】：How to pass an array of array of floats to C++ function from swift

【发布时间】：2017-05-05 17:12:57

【问题描述】：

我在Bridging-Header.h 中声明了一个 C++ 函数

struct MyFloat3
    float x;
    float y;
    float z;
;
struct MyFloat3 ExtCurl(const float** triangle);

我已按照http://www.swiftprogrammer.info/swift_call_cpp.html 的说明进行操作 包装器.cpp

#include "Curl.h"
extern "C" MyFloat3 ExtCurl(const float** triangle)
    return Curl(triangle);

卷曲.h

struct MyFloat3
    float x;
    float y;
    float z;
;
MyFloat3 Curl(const float** triangle);

Curl.cpp

#include "Curl.h"
MyFloat3 Curl(const float** triangle)
  MyFloat3 curl;
  curl.x = (triangle[1][1] - triangle[0][1])*(triangle[2][2]-triangle[0][2]) - (triangle[1][2] - triangle[0][2])*(triangle[2][1]-triangle[0][1]);
  curl.y = (triangle[1][2] - triangle[0][2])*(triangle[2][0]-triangle[0][0]) - (triangle[1][0] - triangle[0][0])*(triangle[2][2]-triangle[0][2]);
  curl.z = (triangle[1][0] - triangle[0][0])*(triangle[2][1]-triangle[0][1]) - (triangle[1][1] - triangle[0][1])*(triangle[2][0]-triangle[0][0]);
  return curl;

我试图从我的 swift 代码中调用它

var triangle:[[Float]] = [
            [1.0, 0.0, 0.8],
            [0.0, 0.5, 0.0],
            [4.0, 0.0, 6.0]
        ]
var normal:MyFloat3
normal = ExtCurl(triangle)

编译器骂

Node.swift:127:38: Cannot convert value of type '[[Float]]' to
expected argument type 'UnsafeMutablePointer<UnsafePointer<Float>?>!'

我的 C++ 库的另一个函数返回 void 但通过给它的指针填充数组工作正常

【参考方案1】：

let triangle0: [[Float]] = [
    [1,2,3],
    [10,20,30],
    [100,200,300]]

let normal = triangle0.flatMap $0 .withUnsafeBufferPointer  (buffer) -> float3 in
    var p = buffer.baseAddress
    return ExtCurl(&p)

更新以查看差异（针对 OOPer）

let triangle:[Float] = [
    1.0, 0.0, 0.8,
    0.0, 0.5, 0.0,
    4.0, 0.0, 6.0
] 
let normal = triangle.withUnsafeBufferPointer  (buffer) -> float3 in
    var p = buffer.baseAddress
    return ExtCurl(&p)

更新工作示例（Swift、C++）//

main.swift

var triangle:[[Float]] = [
    [1.0, 0.0, 0.8],
    [0.0, 0.5, 0.0],
    [4.0, 0.0, 6.0]
]

triangle.flatMap $0 .withUnsafeBufferPointer (buffer)->() in
    var p = buffer.baseAddress
    let normal = fc(&p)
    print("from Swift:", normal)

tempt-Bridging-Header.h

struct float3 
    float x;
    float y;
    float z;
;

struct float3 fc(const float **);

test2.hpp

#ifndef test2_hpp
#define test2_hpp

#include <stdio.h>

struct float3CPP 
    float x;
    float y;
    float z;
;

struct float3CPP fcpp(const float **);

extern "C" struct float3CPP fc(const float ** p) 
    return fcpp(p);
;

#endif /* test2_hpp */

test2.cpp

#include "test2.hpp"

struct float3CPP fcpp(const float ** triangle) 
    float3CPP curl;
    curl.z = (triangle[1][0] - triangle[0][0])*(triangle[2][1]-triangle[0][1]) - (triangle[1][1] - triangle[0][1])*(triangle[2][0]-triangle[0][0]);
    curl.y = (triangle[1][2] - triangle[0][2])*(triangle[2][1]-triangle[0][1]) - (triangle[1][0] - triangle[0][0])*(triangle[2][2]-triangle[0][0]);
    curl.x = (triangle[1][1] - triangle[0][1])*(triangle[2][2]-triangle[0][2]) - (triangle[1][2] - triangle[0][2])*(triangle[2][1]-triangle[0][1]);
    return curl;

打印出来

from Swift: float3(x: 111856.898, y: -3.65359902e+24, z: 3.86805511e+24)
Program ended with exit code: 0

正如所料...

请检查 triangle[x][y] 中的值...那里没有您想看到的内容 :-)

所以你唯一的麻烦是如何将 float **p 转换为 t[3][3]

struct float3CPP fcpp(const float **t) 

    float triangle[3][3];
    for( int i = 0; i < 9; i++) 
        int row = i / 3;
        int col = i % 3;
        triangle[row][col] = *(*t + i);
    ;


    float3CPP curl;

    curl.z = (triangle[1][0] - triangle[0][0])*(triangle[2][1]-triangle[0][1]) - (triangle[1][1] - triangle[0][1])*(triangle[2][0]-triangle[0][0]);
    curl.y = (triangle[1][2] - triangle[0][2])*(triangle[2][1]-triangle[0][1]) - (triangle[1][0] - triangle[0][0])*(triangle[2][2]-triangle[0][0]);
    curl.x = (triangle[1][1] - triangle[0][1])*(triangle[2][2]-triangle[0][2]) - (triangle[1][2] - triangle[0][2])*(triangle[2][1]-triangle[0][1]);


    return curl;

会给你想要的

from Swift: float3(x: 2.5999999, y: 5.0, z: -1.5)
Program ended with exit code: 0

更新 2 如果将 c++ 函数定义为

struct float3CPP fcpp2(float triangle[3][3]) 

    float3CPP curl;

    curl.z = (triangle[1][0] - triangle[0][0])*(triangle[2][1]-triangle[0][1]) - (triangle[1][1] - triangle[0][1])*(triangle[2][0]-triangle[0][0]);
    curl.y = (triangle[1][2] - triangle[0][2])*(triangle[2][1]-triangle[0][1]) - (triangle[1][0] - triangle[0][0])*(triangle[2][2]-triangle[0][0]);
    curl.x = (triangle[1][1] - triangle[0][1])*(triangle[2][2]-triangle[0][2]) - (triangle[1][2] - triangle[0][2])*(triangle[2][1]-triangle[0][1]);

    return curl;
;

你的 c++ 头文件将是

struct float3CPP fcpp2(float t[3][3]);
extern "C" struct float3CPP fc2(float t[3][3]) 
    return fcpp2(t);
;

带有桥接头

struct float3 
    float x;
    float y;
    float z;
;

struct float3 fc2(float [][3]);

和主要的斯威夫特

let triangle:[[Float]] = [
    [1.0, 0.0, 0.8],
    [0.0, 0.5, 0.0],
    [4.0, 0.0, 6.0]
]

var t2 = triangle.reduce([])  (r, row) -> [(Float, Float, Float)] in
    var r = r
    r.append((row[0], row[1], row[2]))
    return r


t2.withUnsafeMutableBufferPointer  (buffer) -> () in
    var p = buffer.baseAddress
    let normal = fc2(p)
    print("from Swift fc2:", normal)

打印正确的结果

from Swift fc2: float3(x: 2.5999999, y: 5.0, z: -1.5)
Program ended with exit code: 0

UPDATE 3“最好”的方式，如何做到这一点，是 将 c++ 函数声明为

// parameter is pointer to array of array 3 of const float
struct float3CPP fcpp3(const float (* const t)[][3]) 
    return fcpp2(*t);

更新您的标题 .... 并在 Swift 中使用它

let triangle:[[Float]] = [
    [1.0, 0.0, 0.8],
    [0.0, 0.5, 0.0],
    [4.0, 0.0, 6.0]
]
triangle.flatMap $0 .withUnsafeBufferPointer (buffer)->() in
    let normal3 = fc3(OpaquePointer(buffer.baseAddress))
    print("from Swift fc3:", normal)

打印正确的结果:-)

from Swift fc3: float3(x: 2.5999999, y: 5.0, z: -1.5)
Program ended with exit code: 0

【讨论】：

这是将 array of array 传递给 const float** 的另一种可能解释。我的将一个指针传递给 3 个指针，每个指针指向 3 个浮点数。您的将指针传递给指向 9 个浮点数的指针。哪个工作正常，我的还是你的，取决于ExtCurl 如何处理这个论点。我对ExtCurl的实现一无所知，你知道吗？

@OOPer 请查看我对您的数据的更新（三角形）。在这两种情况下，无论是你的还是我的，传递给 c 函数的唯一参数是 &buffer.baseAddress。试试吧，拜托……你也可以写 var p = [buffer.baseAddress] ……什么都不会改变。

看到了。差异仍然存在。您的代码将指针传递给单个指针。我的代码将一个指针传递给一个 3 指针数组。我不知道哪个是正确的，但它们是不同的。想想像 triangle[i][j] 这样的 C 代码，当 i == 1 或 i == 2 时，您的代码不起作用。

@OOPer c 函数见 const float ** .... 仅此而已！无法保证 c 函数将如何处理它。也就是说，为什么单词 Unsafe 是名称的一部分（withUnsafeBufferPointer）。

我需要重复吗？ 我不知道哪个是正确的 你的代码可能有效，我的可能有效。但我需要说这两个代码产生不同的结果。您的代码不仅仅是我的代码的快捷方式或改进版本。

【参考方案2】：

在 Swift 中，使用由指向指针的指针表示的嵌套 C 数组并不容易。正如预期的类型UnsafeMutablePointer<UnsafePointer<Float>?>! 所暗示的那样，您需要创建一个UnsafePointer<Float>? 的数组，并将指针传递给该数组。

在你的情况下，是这样的：

let triangle:[Float] = [
    1.0, 0.0, 0.8,
    0.0, 0.5, 0.0,
    4.0, 0.0, 6.0
]

var normal = triangle.withUnsafeBufferPointer (buffer)->MyFloat3 in
    let rowCount = 3
    var rowPointers: [UnsafePointer<Float>?] = [
        buffer.baseAddress,
        buffer.baseAddress!+rowCount,
        buffer.baseAddress!+rowCount*2
    ]
    return ExtCurl(&rowPointers)

（假设您的 ExtCurl 没有保留指针以供将来使用。）

【讨论】：

你不需要使用 rowCount ... &rowPointers 必须指向 buffer.baseAddres，你的数组的其余部分永远不会被使用。看我的回答

它似乎有效，但 C++ 实现返回错误值 Swift: [-0.0116278976, 0.0, -0.0116279041] C++: MyFloat3(x: 0.0, y: 0.0, z: 0.0))

@neckTwi，你能告诉我你如何在 C++ 中调用你的函数吗？

@neckTwi，看来你在运行我的代码和你的 C++ 代码时有一些错误。我上面的代码显示 MyFloat3(x: 2.5999999, y: 5.0, z: -1.5) 没有对您的 cpp 代码进行任何修改，这应该是正确的结果。