Question

我有一个类来表示浮动的3D矢量：

class Vector3D
{
    public:

    float x, y, z;
    float * const data;

    Vector3D() : x(0.0), y(0.0), z(0.0), data(&x) {}
}

我的问题是：x，y和z是否会在内存中顺序分配，以便我可以将x的地址分配给数据，然后使用数据上的下标运算符来作为数组访问矢量分量？< / p>

例如，有时我可能想直接访问矢量组件：

Vector3D vec;
vec.x = 42.0;
vec.y = 42.0;
vec.z = 42.0;

有时我可能想通过偏移来访问它们：

Vector3D vec;
for (int i = 3; i--; )
    vec.data[i] = 42.0;

第二个示例是否与第一个示例具有相同的效果，或者我是否存在覆盖x，y和z浮点数以外的内存的风险？

Answer 1

不，这是未定义的行为，原因有两个：

首先是其他人提到的填充问题。
其次，即使事物被正确填充，取消引用具有偏移量的指针也是无效的，该偏移量将使其超出其指向的范围。编译器可以自由地假设这一点，并进行优化，如果您违反它，将导致未定义的行为。

但是，以下内容有效：

class Vector3D
{
public:
    std::array<float,3> data;
    float &x, &y, &z;

    Vector3D() : data(), x(data[0]), y(data[1]), z(data[2]) { }
    Vector3D& operator =(Vector3D const& rhs) { data = rhs.data; return *this; }
};

std::array是C ++ 0x的新手，基本上等同于boost::array。如果你不想要C ++ 0x或Boost，你可以使用std::vector（并将初始化器更改为data(3)），虽然这是一个更重要的解决方案，但它的大小可以从外面的世界，如果是，那么结果将是UB。

Answer 2

是。此类是 ~~布局兼容~~ 标准布局，因为：

您没有虚拟功能。
所有数据成员都在一个访问说明符块（public:）

正因为如此，它保证像C结构一样顺序排列。这使您可以读取和写入文件头作为结构。

Answer 3

编译器在如何布局结构中的内存方面具有一定的灵活性。结构将永远不会与另一个数据结构重叠，但它可以在元素之间注入未使用的空间。在您给出的结构中，一些编译器可能会选择在z和数据之间添加4个字节的额外空间，以便可以对齐数据指针。大多数编译器都提供了packing一切紧密的方式。

编辑：无法保证编译器会选择紧密地打包x，y和z，但实际上它们将被打包好，因为它们是结构的第一个元素，因为它们是是一个两个大小的力量。

Answer 4

或者你可以有一个operator []重载

float operator[](int idx)
{
 switch (idx)
{
case 0:
  return x;
case 1:
  return y;
case 2:
 return z;
}
assert (false);
}

Answer 5

您的解决方案无效，但如果您可以确保（或知道）您的编译器将“做正确的事情”（特别是通过控制x，y和z元素之间的填充），您就可以了。在这种情况下，我会完全删除data成员并使用operator[]。

我偶尔会看到这样的东西。它遇到了完全相同的问题，但确实可以保存您存储的数据指针，并允许更好的v[0]语法而不是v.data[0]。

class Vector3D
{
    public:

    float x, y, z;
    float& operator[](int i) { return *(&x+i); }
    const float& operator[](int i) const { return *(&x+i); }

    Vector3D() : x(0.0), y(0.0), z(0.0) {}
}

编辑：ildjam提示使用访问者而非成员的兼容版本，类似。

class Vector3D
{
    public:
      float& operator[](int i) { return v[i]; }
      const float& operator[](int i) const { return v[i]; }

      float& x() { return v[0]; }
      float  x() const { return v[0]; }
      float& y() { return v[1]; }
      float  y() const { return v[1]; }
      float& z() { return v[2]; }
      float  z() const { return v[2]; }

      Vector3D() : v() {}
    private:    
      float v[3];
};

Answer 6

做这样的事情：

float data[3];
float& x, y, z;

    Vector3D() : x(data[0]), y (data[1]), z(data[2]) { data [0] = data [1] = data [2] = 0;}

查询C ++中的类变量声明

6 个答案: