如何通过从动态矩阵视图复制来创建代数静态矩阵？答案

【问题标题】：How do I create an nalgebra static matrix by copying from a dynamic matrix view?如何通过从动态矩阵视图复制来创建代数静态矩阵？
【发布时间】：2021-07-12 18:57:02
【问题描述】：

我正在尝试通过从na::Matrix3 的前两行复制来创建na::Matrix2x3。结果将存储在结构中。

我不知道该怎么做，文档也很混乱。我尝试了clone()、into()、from(...) 等，但似乎没有任何效果。

这是我尝试使用.clone() (playground) 的可重现示例：

extern crate nalgebra as na; // 0.27.1

fn main() {
    let proj33 = na::Matrix3::<f64>::zeros();
    let proj: na::Matrix2x3<f64> = proj33.rows(0, 2).clone();
}

error[E0308]: mismatched types
 --> src/main.rs:5:36
  |
5 |     let proj: na::Matrix2x3<f64> = proj33.rows(0, 2).clone();
  |               ------------------   ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ expected struct `Const`, found struct `Dynamic`
  |               |
  |               expected due to this
  |
  = note: expected struct `Matrix<_, Const<2_usize>, _, ArrayStorage<f64, 2_usize, 3_usize>>`
             found struct `Matrix<_, Dynamic, _, SliceStorage<'_, f64, Dynamic, Const<3_usize>, Const<1_usize>, Const<3_usize>>>`

这似乎可行，但它首先将矩阵初始化为零是浪费：

let mut proj = na::Matrix2x3::<f64>::zeros();
proj.copy_from(&proj33.rows(0, 2));

在 Eigen (C++) 中我会这样做：

const Eigen::Matrix<double, 2, 3> proj = proj33.topRows(2);

【问题讨论】：

很浪费——你确定它很浪费而且没有优化吗？
即使它已经被优化了，如果事实证明nalgebra确实有一些构造方法可以在一行中完成，那么拥有一个不必要的mut是冗长和危险的.
dangerous 似乎有点反应过度了。另见What does 'let x = x' do in Rust?
我的意思是危险的，因为额外的复杂性使得程序员在处理那段代码时更容易出错。想象一下，如果 Rust 不允许您分配整数，而您必须使用 let mut a = 0; a.copy(123); let a = a; 而不是 let a = 123;。然后，当询问是否有更好的方法来做到这一点时，人们会说，“啊，但它是安全的，并且可能已经被编译器优化了”。当然可以，但是后一种方法更难理解，并且如果您必须每次都这样做，则导致错误的可能性更大。

标签： rust nalgebra

【解决方案1】：

…或者可能更适合： fixed_rows()

let proj33 = na::Matrix2x3::<f64>::zeros();
let proj: na::Matrix2x3<f64> = proj33.fixed_rows::<2>(0).into();

【讨论】：

【解决方案2】：

现在，我有点同意@Shepmaster 的观点，这可能真的完全没有必要，但如果你绝对不能忍受用零初始化矩阵，你可以使用一点unsafe：

extern crate nalgebra as na;

fn main() {
    let proj33 = na::Matrix3::<f64>::zeros();
    let proj = unsafe {
        // create a new matrix with probably a bunch of garbage in it
        let mut p = na::Matrix2x3::<f64>::new_uninitialized();
        // copy the data from the other matrix into the unitialized one
        (*p.as_mut_ptr()).copy_from(&proj33.rows(0, 2));
        // pinky promise that it's initialized now
        p.assume_init()
    };
    
    println!("{}", proj);
}

免责声明：Matrix::new_unitialized 没有很好的文档记录，所以我不知道这是否真的安全，或者是否有一些我不知道的不变量。我不明白为什么这不应该是好的，但这些当然是著名的遗言。

【讨论】：

我很惊讶nalgebra 没有Matrix::new_from_copy 或某种简单地从矩阵复制东西的初始化程序。我想我会坚持使用::zero 然后......我同意你的观点，new_uninitialized 方法太hacky并且可能不安全。

【解决方案3】：

好的，我想通了。我必须使用fixed_slice 而不是（或除了）rows --- 因为编译器知道输出的大小（Matrix2x3），所以切片也必须是。

关键是要使用：

.fixed_slice::<2, 3>(0, 0).into()

这适用于动态矩阵(playground)：

extern crate nalgebra as na;

fn main() {
    let proj33 = na::DMatrix::identity(3, 3);
    let proj: na::Matrix2x3<f64> = proj33.fixed_slice::<2, 3>(0, 0).into();
}

还有动态矩阵视图（也就是使用 SliceStorage 而不是 ArrayStorage 的矩阵）(playground):

extern crate nalgebra as na;

fn main() {
    let proj33 = na::DMatrix::identity(3, 3);
    let proj33_view = proj33.rows(0, 2);
    dbg!(&proj33_view);
    let proj: na::Matrix2x3<f64> = proj33_view.fixed_slice::<2, 3>(0, 0).into();
}

但是，在对动态矩阵进行切片时，请记住，如果切片超出范围，它会出现恐慌。

【讨论】：