Question

我正在使用第三方C ++库在Julia中进行一些繁重的工作。在朱莉娅方面，数据存储在类型为Array{Float64, 2}的对象中（这与二维双精度数组相似）。我可以使用指向double的指针将其传递给C ++。但是，在C ++方面，数据存储在名为vector3的结构中：

typedef struct _vector3
{
    double x, y, z;
} vector3;

我的快速而肮脏的方法是一个五步过程：

动态地在C ++端分配一个结构数组
将输入数据从double*复制到vector3*
重担
将输出数据从vector3*复制到double*
删除动态分配的数组

复制大量数据效率很低。有什么奥秘的技巧可用来避免将数据从double复制到struct并返回？我想以某种方式将double的1D数组（大小为3的倍数）解释为具有3个double成员的结构的1D数组。

Answer 1

严格来说，您不能。不久前，我曾问过类似的问题（Aliasing struct and array the C++ way），答案解释了为什么直接别名会调用未定义的行为，并给出了一些可能的解决方法的提示。

话虽这么说，您已经陷入困境，因为原始数据来自另一种语言。这意味着该数据的处理未包含在C ++标准中，仅由您使用的实现（gcc / version或clang / version或...）定义。

对于您的实现，将外部数组别名为C ++结构或将外部结构别名为C ++数组可能是合法的。您应仔细阅读混合语言编程的文档，以实现精确的实现。

Answer 2

不幸的是，您不能。这是因为C ++具有aliasing rule。简而言之，如果您有对象T，则不能从不兼容类型U的指针合法访问它。从这种意义上说，您无法通过类型为double的指针访问类型为double*或struct _vector3的对象，反之亦然。

如果深入研究，您会发现reinterpret_cast并可能认为“哦，这正是我需要的”，但不是。无论您采取什么欺骗手段（reinterpret_cast或其他方式）来绕过语言限制（也称为只需使其编译），事实仍然是您可以合法访问类型{{ 1}}仅通过类型double的指针。

一种经常用于类型调整的技巧是使用double。在union中合法，但是在C ++中是非法的，但是某些编译器允许这样做。但就您而言，我认为没有办法使用联合。

理想的情况是直接对C数据进行繁重。如果在您的工作流程中可行的话。

Answer 3

其他答案提到了实际问题（转换可能无法正常进行）。我将添加一个小的运行时检查，以验证别名是否有效，并提供一个占位符，您可以在其中调用/使用繁重的代码。

int aliasing_supported_internal() {
    double testvec[6];
    _vector3* testptr = (_vector3*)(void*)testvec;
    // check that the pointer wasn't changed
    if (testvec != (void*)testptr) return 0;
    // check for structure padding
    if (testvec+3 != (void*)(testptr+1)) return 0;
    // TODO other checks?
    return 1;
}
int aliasing_supported() {
    static int cached_result = aliasing_supported_internal();
    return cached_result;
}

此代码将一小部分的double转换为别名为结构的数组（不复制），然后检查其是否有效。如果转换有效（该函数返回1），则您自己可能会使用相同的别名（通过void指针转换）。

请注意，该代码仍会被意外破坏。严格的别名规则规定，即使上述检查也是未定义的行为。这可能会起作用，或者可能会严重失败。只有允许正常工作的转换才是void *并返回到原始指针类型。同样，上述检查在多个继承层次结构或虚拟基类中可能是完全错误的（从某种意义上来说，两者都不安全地转换为void *，因为实际的指针值可能会发生偏移，也就是说，由于对齐以外的约束可能会发生更改）并且有很多字节）

将双精度数组转换为仅具有双精度成员的结构体数组，而无需复制数据

3 个答案: