跨度和二维数组

Question

是否可以将新的System.Memory Span struct 与二维数据数组一起使用？

double[,] testMulti = 
    {
        { 1, 2, 3, 4 },
        { 5, 6, 7, 8 },
        { 9, 9.5f, 10, 11 },
        { 12, 13, 14.3f, 15 }
    };

double[] testArray = { 1, 2, 3, 4 };
string testString = "Hellow world";

testMulti.AsSpan(); // Compile error
testArray.AsSpan();
testString.AsSpan();

虽然 testArray 和 testString 有一个 AsSpan 扩展，但 testMulti 不存在这样的扩展。

Span 的设计是否仅限于处理一维数据数组？
我还没有找到使用 Span 处理 testMulti 数组的明显方法。

Answer 1

正如 John Wu 已经提到的，跨度是一维的。 您当然可以自己实现 2D span，但 Microsoft 已经为我们做到了。

查看文档here。
您可以找到寻址 nuget 包here。
该软件包还提供了一个 Memory2D。

 var arr = new int[,] { {1,2,3},{2,2,3},{3,2,3} };
 var spn = arr.AsSapn2D();
 // Now use it similar to a normal span
 // The access is of course a bit different since we are using a 2D data structure.
 Console.WriteLine(spn[0..2,..]);

Answer 2

您可以使用非托管内存创建Span。这将允许您不加选择地切片和切块。

unsafe
{
    Span<T> something = new Span<T>(pointerToarray, someLength); 
}

完整演示

unsafe public static void Main(string[] args)
{
   double[,] doubles =  {
         { 1, 2, 3, 4 },
         { 5, 6, 7, 8 },
         { 9, 9.5f, 10, 11 },
         { 12, 13, 14.3f, 15 }
      };

   var length = doubles.GetLength(0) * doubles.GetLength(1);

   fixed (double* p = doubles)
   {
      var span = new Span<double>(p, length);
      var slice = span.Slice(6, 5);

      foreach (var item in slice)
         Console.WriteLine(item);
   }
}

输出

7
8
9
9.5
10

其他选择是重新分配给一个单维数组，接受惩罚并且不要Pass-Go

• BlockCopy
• 或直接 p/invoke memcpy 并使用 unsafe 和指针
• Cast<T> 例如multiDimensionalArrayData.Cast<byte>().ToArray()

前 2 个对于大型数组来说性能更高。

Answer 3

也许使用锯齿状数组而不是多维数组会更成功。

double[][] testMulti = 
    {
        new double[] { 1, 2, 3, 4 },
        new double[] { 5, 6, 7, 8 },
        new double[] { 9, 9.5f, 10, 11 },
        new double[] { 12, 13, 14.3f, 15 }
    };

Span<double[]> span = testMulti.AsSpan(2, 1);
Span<double> slice = span[0].AsSpan(1, 2);

foreach (double d in slice)
    Console.WriteLine(d);

slice[0] = 10.5f;

Console.Write(string.Join(", ", testMulti[2]));

Console.ReadLine();

输出

9.5
10
9, 10.5, 10, 11

Answer 4

作为@saruman，我不相信这是可能的。

您需要首先使用Fast way to convert a two dimensional array to a List ( one dimensional ) 或Convert 2 dimensional array 中所示的技术获取一个新的一维数组。

Answer 5

所有跨度都是一维的，因为内存是一维的。

您当然可以将各种结构映射到一维内存上，但 Span 类不会为您做这件事。但是你可以很容易地自己写一些东西，例如：

public class Span2D<T> where T : struct
{
    protected readonly Span<T> _span;
    protected readonly int _width;
    protected readonly int _height;

    public Span2D(int height, int width)
    {
        T[] array = new T[_height * _width];
        _span = array.AsSpan();
    }

    public T this[int row, int column]
    {
        get
        {
            return _span[row * _height + column];
        }
        set
        {
            _span[row * _height + column] = value;
        }
    }
}

棘手的部分是实现Slice()，因为二维结构的语义有点模棱两可。您可能只能按一个维度对这种结构进行切片，因为按另一个维度切片会导致内存不连续。