如何让 VC++ 以二维数组的形式访问指针

Posted 2023-02-22

【中文标题】如何让 VC++ 以二维数组的形式访问指针

【英文标题】：How to get VC++ to access a pointer as a 2D array

【发布时间】：2014-09-13 08:39:05

【问题描述】：

我正在做一些图形编程，我有一个二维数组（在程序执行期间大小会发生变化），我使用 openGL 存储它。 所以当我去访问它时，我得到的只是一个void pointer 返回。

为了使逻辑更简单，我希望编译器假装它是二维数组，并将其用作二维数组（因为arr[i][j] 比ptr[i * y + j] 更简洁且不易出错）。

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我发现这种巧妙的转换方法在 GCC 中运行良好（在 uni 的 linux 机器上）：

Vertex (&vertices)[tess][tess] = *reinterpret_cast<Vertex (*)[tess][tess]>(
    glMapBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, GL_WRITE_ONLY)
);

这基本上将openGL给我的内存块指针转换为tess X tess 2D数组，并创建该类型的引用来指向它。 这让我可以像vertices[i][j] 一样访问内存。_{Vertex 只是一个 typedefed struct 包含 floats}

但是，在我的 Windows 机器上，VS'12 非常适合，抱怨它需要将 tess 写入的整数为 constant（特别是 error C2057: expected constant expression）。 我不知道为什么。

现在，我了解 VS doesn't support VLA's，但我不是在此处创建数组，我正在创建对我不知道的东西的 引用 '直到运行时的大小。 所以它不应该关心函数调用之间的大小是否发生变化，对吧？为什么不允许这样做？

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不要被吓倒我尝试使用std::array

std::array<std::array<Vertex, tess>, tess>& vertices;

除了明显的references must be initialized之外，这个测试对我没有帮助，因为它仍然抱怨expression must have a constant value（_{特别是；error C2975: '_Size' : invalid template argument for 'std::array', expected compile-time constant expression}）

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我不知道在这里尝试什么，我为reinterpret_cast 感到非常自豪，它使事情变得如此简单，并且确定我没有使用违反标准的方法。 我不想从指针创建一个std::vector，然后在完成后将该动态数组中的数据复制回指针位置；当内存块已经坐在那里时，这似乎效率很低！ 没有办法创建一个向量围绕一个预先存在的内存块，是吗？ ..不，这听起来很傻。

我想看看能不能做到不放弃，直接用Vertex*；想法？ 有人能告诉我为什么它在 VS 中不起作用吗？ 我可以做些什么来让它工作（对 VS 的扩展/更新）？ VS'13 是否增加了对此的支持？

我也收到了我无法解释的错误C2087: 'vertices' : missing subscript。 除了这些似乎表明 VS 迫切希望 tess 保持不变的其他错误：error C2466: cannot allocate an array of constant size 0error C2540: non-constant expression as array bounderror C2440: 'initializing' : cannot convert from 'Vertex [1][1]' to 'Vertex (&)[][1]'

【问题讨论】：

它应该关心语言标准是否禁止它。

至于解决方案，您可以考虑一个抽象数组索引数学的小型帮助器类。

@OliCharlesworth，我现在正在尝试。我猜它只是让它变得不那么性感。你能详细说明一下，什么是被禁止的吗？

“禁止”可能太强了。 C++ 语言没有定义 VLA，因此编译器没有义务实现它们。

但这就是我的意思，我在这里看不到任何 VLA，这些都是引用和指针强制转换。没有分配新的内存；我有一些数据，我使用语法糖以不同方式解释（并因此访问）它

【参考方案1】：

这很有趣；我实现了一个类来处理我想要的。 它不像我想要的那样类型安全，但我从中学到了很多 就像我在发现 jQuery 之前为 javascript 实现应该是规范的一部分、语法糖式的功能一样。

基本上，而不是能够做到这一点。

int (&array)[x][y] = *reinterpret_cast<int (*)[x][y]>(pointer);

你必须这样做

MDAI<int, 2> array = MDAI<int, 2>(pointer, x, y);

但除此之外，它完美无缺！ :D 我最初只写了一个专门的 TwoDArray 类，但发现我实际上也有一些 3D 数组。 因此，我没有实现 3D 版本（当您向下钻取时返回 TwoDArray），而是做了一些更通用的东西，可以帮助您处理任意多维的数组。

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#include <Windows.h>
#include <iostream>

/*MultiDimensional Array Interpretation
has the compiler use a flat pointer reference as if it were a faceted array

C++11/GCC VLA-supporting equivalent:
int (&array)[x][y] = *reinterpret_cast<int (*)[x][y]>(pointer);

using MDAI, <C++11 and MSVS compatible:
MDAI<int, 2> array = MDAI<int, 2>(pointer, x, y);
*/
template<class Type, unsigned int dimension>
class MDAI 
private:
    Type* array;
    //+1 to guard against zero-length-array
    unsigned int bounds[dimension + 1];

public:
    //unfortunately I can't use `unsigned int &(dimensions)[dimension]` to make it safe
    //because of how operator[]() tries to construct its return value
    /*constructor*/
    MDAI(Type* array, unsigned int* bounds)
    : array(array)
    
        std::copy(bounds, bounds + dimension, this->bounds);
    

    /*programmer usable constructor for typing of the dimensions, instead of having to declare an array*/
    MDAI(Type* array, ...)
    : array(array)
    
        va_list arguments;
        va_start(arguments, array);
        for (int index = 0; index < dimension; ++index)
            bounds[index] = va_arg(arguments, unsigned int);
        va_end(arguments);
    

    /*drills down one level into the multi dimensional array*/
    MDAI<Type, dimension - 1> operator[](unsigned index) 
        if (dimension < 1) 
            std::cerr << "MDAI is not an array.\n";
            throw 1;
        
        if (index < 0 || index >= bounds[0]) 
            std::cerr << "Index out of bounds.\n";
            throw 1;
        

        //figure out how many addresses to jump
        for (unsigned int index2 = 1; index2 < dimension; ++index2)
            index *= bounds[index2];

        return MDAI<Type, dimension - 1>(array + index, bounds + 1);
    

    /*'dereferences' the array to get a reference to the stored value*/
    Type& operator*() 
        if (dimension > 0) 
            std::cerr << "MDAI is an array.\n";
            throw 1;
        

        return *array;
    

    /*allows the compiler to automagically 'convert' the MDAI into whatever the user thinks it is*/
    operator Type&() 
        return **this;
    

    /*makes assignment work automagically too!*/
    MDAI<Type, dimension>& MDAI<Type, dimension>::operator=(Type value) 
        **this = value;
        return *this;
    
;

测试边界 2-4-3 的三维数组：

void main(unsigned int argC, char** argV) 
    using namespace std;

    int array[2][4][3] = 
        
            1, 2, 3,
            4, 5, 6,
            7, 8, 9,
            10, 11, 12
        ,
        
            13, 14, 15,
            16, 17, 18,
            19, 20, 21,
            22, 23, 24
        
    ;

    //cast array to pointer, then interpret
    MDAI<int, 3> mdai((int*)array, 2, 4, 3);
    //testing correct memory access
    cout << 15 << ' ' << mdai[1][0][2] << endl;

    //testing modifcations using mdai are in array
    mdai[0][2][1] = -1;
    cout << array[0][2][1] << ' ' << mdai[0][2][1] << endl;

    //testing modifications in array show up in mdai
    array[1][3][2] = -23;
    cout << -23 << ' ' << mdai[1][3][2] << endl;

    //testing automatic type casting
    cout << -15.0 << ' ' << mdai[0][0][1] * -7.5 << endl;

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如果我将它保留为数组引用，它会像它一样无缝。

为了编译时安全，我想将operator*()重新声明为，特别是；Type& MDAI<Type, 0>::operator*() 所以你只能在 上调用它 但我想不通。 同样让operator[]() 仅出现在大于 0 的尺寸 哦，运行时检查必须足够好

【讨论】：

您可以通过将那些 if 语句替换为 static_assert 调用来进行编译时检查