在 C++ 中将不同大小的常量数组作为函数参数传递

Question

我有不同大小的恒定多维数组。我想将它们传递给一个函数。但是，我会得到错误缺少下标，数组的大小不同，所以我不能将下标放在数组参数中。这个问题的解决方法是什么？

这是一个示例代码。实际的数组更大。

//ARRAY1
const double ARRAY1[3][2][2] =
{
    {
        {1.0,1.0},
        {1.0,1.0},
    }
    ,
    {
        {1.0,1.0},
        {1.0,1.0},
    }
    ,
    {
        {1.0,1.0},
        {1.0,1.0},
    }
}
//ARRAY2
const double ARRAY2[2][2][2] =
{
    {
        {1.0,1.0},
        {1.0,1.0},
    }
    ,
    {
        {1.0,1.0},
        {1.0,1.0},
    }
}

//How to declare the parameter?
double SomeFunctionToWorkWithBothArrays(const double arr[][][])
{

}

Answer 1

你可以使用模板。

template<size_t first, size_t second, size_t third> 
double SomeFunction(const double (&arr)[first][second][third]) {
    return first + second + third;
}

这个函数引用一个双精度的三维数组，其中所有维度在编译时都是已知的。如果不顾一切，实际上可以通过模板获取此引用。

Answer 2

使用std::vector 而不是数组。向量知道自己的大小，所以这没有问题。您可以将向量的向量用作多维数组。

Answer 3

您可以使用std::vector（其大小是可变的，不需要在类型中指定），也可以坚持静态分配并使用模板：

template <size_t X, size_t Y, size_t Z>
double SomeFunctionToWorkWithBothArrays(const double (&arr)[X][Y][Z])
{
   // A different version of this function will
   // exist for each combination of X, Y and Z.
}

（在此示例中，我假设所有三个维度都可能不同。）

还请注意，我通过引用传递数组；实际上，您不能按值传递数组，因为参数会折叠成指针，而且对于多维数组，这会有点复杂。

希望这会有所帮助。

Answer 4

您可以使用 boost::array 模板类和模板函数声明来处理这个问题。

编辑：只是添加一个例子：

template<typename T, std::size_t I, std::size_t J, std::size_t K>
void MyFunction(const std::array<std::array<std::array<T, K>, J>, I>& data)
{
    // do something here
}

你会用以下方式调用它：

std::array<std::array<std::array<T, 4>, 2>, 3> data; // which hopefully you have typedef'd somewhere to make the code more readable
MyFunction<double, 3, 2, 4>(data);

Answer 5

我知道解决这个问题的两种方法：

1. 使用 sentinel 值作为数组的最后一个条目，例如。 {-1.0,-1.0}。您总是只需要检查下一个主要维度中的第一个值
2. 向函数添加附加参数，指定维度的大小，例如。 x、y、z 或 struct dim { int x, y, z};

问候，

马丁。

Answer 6

如果只有第一个维度是可变的（所有数组的其他维度都相同），那么您仍然可以将数组传递给同一个函数，因为您可以将第一个数组维度留在一个函数参数。

double SomeFunctionToWorkWithBothArrays(const double arr[][2][2])
{

}

如果其他维度也可以改变，那么您将不得不使用不同的函数，可能是从单个模板创建的，如@DeadMG 的答案所示。

Answer 7

当且仅当多维数组的排列由标准定义（对标准专家的问题），您可以执行以下操作：

在您的标题中：

double SomeFunctionToWorkWithBothArraysInt(double const *data, int x, int y, int z);

template <size_t X, size_t Y, size_t Z>
double SomeFunctionToWorkWithBothArrays(double const (&arr)[X][Y][Z]) {
  SomeFunctionToWorkWithBothArraysInt(&arr, X, Y, Z);
}

在您的 .cpp 文件中：

double SomeFunctionToWorkWithBothArraysInt(double const *data, int x, int y, int z) {
  double res = 0.0;
  for (int xp = 0; xp < x; xp++) {
    for (int yp = 0; yp < y; yp++) {
      for (int zp = 0; zp < z; zp++) {
        res += data[(zp * y + yp) * x + xp]; // !!!ATTENTION!!!: This may be wrong if the array arrangement is different!
      }  
    }  
  }

  return res;
}

优点是你的“业务逻辑”不会随着模板函数的每次实例化而被实例化，也不会通过头文件暴露出来。

Answer 8

在 C 语言中，只需将函数定义为

double func (size_t x, size_t y, size_t z, double arr[x][y][z])

这是可能的，因为 C（与 C++ 不同）具有可变长度数组。