Question

有没有办法在Common Lisp中为平局分配扁平化结构（AOS）？

我的意思是以下C等价物。

typedef struct {
  int x;
  float y;
  double z;
} foo_t;

#define SIZE 1000000

void bar()
{
  foo_t *f = malloc( sizeof( foo_t ) * SIZE );
  do_something_with( f );
}

通常在Common Lisp中，引用结构对象的指针数组用于表示这样的数据结构。

(defstruct foo
  (x 0 :type fixnum)
  (y 0.0 :type single-float)
  (z 0d0 :type double-float))

(let* ((size 1000000)
       (f (make-array size :element-type 'foo
                           :initial-contents (loop repeat size
                                                collect (make-foo)))))
  (do-something-with f))

当结构只有一种类型时，可以使用简单数组以命令式方式获得非常高效的性能，尽管简单数组只接受一种类型作为其元素类型。

; (defstruct vertex
;   (x 0d0 :type double-float)
;   (y 0d0 :type double-float)
;   (z 0d0 :type double-float))

(defun make-vertex-array (n)
  (make-array n :element-type 'double-float :initial-element 0d0))

(defmacro vertex-x (ary i)
  `(aref ,ary (+ (* ,i 3) 0)))

(defmacro vertex-y (ary i)
  `(aref ,ary (+ (* ,i 3) 1)))

(defmacro vertex-z (ary i)
  `(aref ,ary (+ (* ,i 3) 2)))

(let* ((size 1000000)
       (ary (make-vertex-array 100))
  (do-something-with ary))

我想听听有关具有多种元素类型的结构的事情。

Answer 1

标准Common Lisp不提供此类功能。我不知道实现高效结构数组的实现，其中结构在数组中分配。实现可能为某些结构实现有效的内存分配，但通常不适用于结构的向量。

这会给垃圾收集器带来挑战。通常，当没有对它的实时引用时，对象是垃圾。如果我们允许在数组内部分配结构，那么如果没有对它的引用并且没有对它的引用（对于数组内部的任何结构），该数组将是垃圾。

可能存在提供类似功能的库（http://cliki.net/data%20formats）。

通常有FFI（外部函数接口）功能可以处理记录数组，或者可以使用FFI构建它们。

Answer 2

如果我理解正确你想要一个结构作为一个元素类型，有效和巧妙地访问结构的参数？为什么不这样做 - 无论这是否有效＆＃39;取决于实现，您将无法通过软件给出的优化选项更多地影响它。

(defstruct foo 
  (x 0 :type fixnum)
  (y 0.0 :type single-float)
  (z 0d0 :type single-float))

(defun make-vertex-array (size)
  (make-array size :element-type 'foo :initial-contents (loop repeat size
                                                         collect (make-foo :x 0 :y 0.0 :z 0.0))))

(defparameter *test*
  (make-vertex-array 100))

(defmacro vertex-x (array i)
  `(foo-x (aref ,array ,i)))

(defmacro vertex-y (array i)
  `(foo-y (aref ,array ,i)))

(defmacro vertex-z (array i)
  `(foo-z (aref ,array ,i)))

(setf (vertex-x *test* 5) 4)

(setf (aref *test* 10) (make-foo :x 2 :y 0.0 :z 0.0))

(FORMAT T "~a~%" *test*)
>the array will be printed an you can see the changes  

(type-of *test*)
>(SIMPLE-VECTOR 100)

(type-of (make-array 100 :element-type 'integer))
>(SIMPLE-VECTOR 100)

根据CLHS

SIMPLE-VECTOR：没有移位到另一个数组的矢量类型没有填充指针，不能明确调整，能够容纳元素任何类型的类型都是simple-vector类型的子类型。

Further

任何一维数组都是向量。

现在提高您的效率。我没有做基准，所以我必须坚持使用手册。但似乎SBCL应该进行优化。

SBCL Manual on Efficiency

......原始CMUCL手册对于SBCL仍然是95 +％正确......

CMUCL on vectors

向量（一维数组）特别有用，因为在除了明显的阵列式应用程序外，它们也很好适合代表序列。与列表相比表示，向量访问更快，并在两者之间占用并且空间减少了64倍（取决于元素类型。）As 对于任意数组，编译器需要知道向量不是复杂，所以你应该使用simple-string而不是字符串等。

因此，一些优化正在后台进行。但是，这是否涉及不使用引用并直接在数组中分配结构取决于SBCL，您将无法影响它。

有什么方法可以在Common Lisp中将扁平化结构数组分配为C？

2 个答案: