自动将结构数组转换为 C++ 中的数组结构

Question

我有一个结构体Widget，里面有几个字段：

struct Widget
{
    Some field1;
    Another second_field;
    ...
};

从概念上讲，我需要这些小部件的数组或向量，即std::vector<Widget>。但出于性能原因，所有这些字段都应该在它自己的数组中，即：

struct Widgets
{
    vector<Some> field1;
    vector<Another> second_field;
    ...
};

那么，鉴于Widget 在 C++ 中有哪些可能的方法可以将其字段分散在多个向量上，即将结构数组转换为字段数组结构？手动定义一些合理的元数据是可以的（在Widget内部或外部），但首选没有额外元数据的解决方案。

为了澄清，我正在寻找一种将Widget 结构转换为Widgets 结构的自动或半自动方法，而无需手动编码所有样板胶水。

Answer 1

可以使用std::transform 和一些 lambda 函数来实现核心功能。

要从std::vector<Widget> 获取std::vector<Some>，请使用：

 std::vector<Widget> v1 = { ... };
 std::vector<Some> v2(v1.size());
 std::transform(v1.begin(),
                v1.end(),
                v2.begin(),
                [](Widget const& w) -> Some { return w.field1; });

我会让你弄清楚其余的。

我正在寻找一种将Widget 结构转换为Widgets 结构的自动或半自动方式，而无需手动编码所有样板胶水。

您必须为Widget 的每个成员变量编写一些样板代码。通过使用自己的辅助函数，您将能够稍微减少样板代码的数量。

例如

template <typename FieldType, typename Lambda>
void scatter(std::vector<Widget> const& widgets,
             std::vector<FieldType>& fields,
             Lmabda l)
{
   fields.resize(widgets.size());
   std::transform(widgets.begin(), widgets.end(), fields.begin(), l);
}

并将其用作：

 std::vector<Widget> v1 = { ... };
 Widgets w;
 scatter(v1, w.field1, [](Widget const& w) -> Some { return w.field1; });
 scatter(v1, w.second_field, [](Widget const& w) -> Another { return w.second_field; });
 ...

Answer 2

您可以重载[] 运算符，以便内存中相邻的成员（如第二个示例），但您可以表现得好像有一个结构向量：

struct Widget { 
  Some &field1; Another &second_field; ... 
  Widget(Some &f1, Another &f2 ...) : field1(f1), second_field(f2) ... {};
};

struct Widgets
{
   Widgets(int size) : field1(size), second_field(size) ... {};
   vector<Some> field1;
   vector<Another> second_field;
   Widget &operator[](int i) { return { field1[i], second_field[i] }; }
};

现在您可以将小部件视为结构的常规数组：

Widgets w(5);
w[3].field1 = Some(42);

编译器擅长优化函数，但不擅长优化存储数据的方式。因此，如果您想提取一个元素或类似的元素，您可能希望operator[] 不会初始化一个新结构，而数据仍然是矢量化的。