boost::multi_array上的维度无关循环

Dimension-independent loop over boost::multi_array?

本文关键字：循环 multi array boost      更新时间：2023-10-16

假设我有一个N维boost:：multi_array（为简单起见，类型为int），其中N在编译时是已知的，但可能会有所不同（即，它是一个非类型模板参数）。让我们假设所有维度都具有相同大小的m。

typedef boost::multi_array<int, N> tDataArray;
boost::array<tDataArray::index, N> shape;
shape.fill(m);
tDataArray A(shape);

现在我想循环使用A中的所有条目，例如打印它们。例如，如果N是2，我想我会写这样的

  boost::array<tDataArray::index, 2> index;
  for ( int i = 0; i < m; i++ )
  {
    for ( int j = 0; j < m; j++ )
    {
      index = {{ i, j }};
      cout << A ( index ) << endl;
    }
  }

我使用了一个索引对象来访问元素，因为我认为这比这里的[]-运算符更灵活。

但我怎么能在不知道维度N的数量的情况下写这篇文章呢。有没有内置的方法？multi_array的文档不太清楚存在哪些类型的迭代器等。或者我必须求助于一些带有自定义指针的自定义方法，从指针计算索引，等等。？如果是这样的话，有什么建议吗？

好的，基于其中一条评论中已经提到的谷歌小组讨论以及库本身的一个例子，这里有一个可能的解决方案，可以让您在单个循环中迭代多数组中的所有值，并且提供了一种检索这些元素中每个元素的索引的方法（以防其他内容需要这样做，如在我的场景中）。

#include <iostream>
#include <boost/multi_array.hpp>
#include <boost/array.hpp>
const unsigned short int DIM = 3;
typedef double tValue;
typedef boost::multi_array<tValue,DIM> tArray;
typedef tArray::index tIndex;
typedef boost::array<tIndex, DIM> tIndexArray;
tIndex getIndex(const tArray& m, const tValue* requestedElement, const unsigned short int direction)
{
  int offset = requestedElement - m.origin();
  return(offset / m.strides()[direction] % m.shape()[direction] +  m.index_bases()[direction]); 
}
tIndexArray getIndexArray( const tArray& m, const tValue* requestedElement )
{
  tIndexArray _index;
  for ( unsigned int dir = 0; dir < DIM; dir++ )
  {
    _index[dir] = getIndex( m, requestedElement, dir );
  }
  return _index;
}

int main()
{ 
  double* exampleData = new double[24];
  for ( int i = 0; i < 24; i++ ) { exampleData[i] = i; }
  tArray A( boost::extents[2][3][4] );
  A.assign(exampleData,exampleData+24);
  tValue* p = A.data();
  tIndexArray index;
  for ( int i = 0; i < A.num_elements(); i++ )
  {
    index = getIndexArray( A, p );
    std::cout << index[0] << " " << index[1] << " " << index[2] << " value = " << A(index) << "  check = " << *p << std::endl;
    ++p;
  }
  return 0;
}

输出应为

0 0 0 value = 0 check = 0
0 0 1 value = 1 check = 1
0 0 2 value = 2 check = 2
0 0 3 value = 3 check = 3
0 1 0 value = 4 check = 4
0 1 1 value = 5 check = 5
0 1 2 value = 6 check = 6
0 1 3 value = 7 check = 7
0 2 0 value = 8 check = 8
0 2 1 value = 9 check = 9
0 2 2 value = 10 check = 10
0 2 3 value = 11 check = 11
1 0 0 value = 12 check = 12
1 0 1 value = 13 check = 13
1 0 2 value = 14 check = 14
1 0 3 value = 15 check = 15
1 1 0 value = 16 check = 16
1 1 1 value = 17 check = 17
1 1 2 value = 18 check = 18
1 1 3 value = 19 check = 19
1 2 0 value = 20 check = 20
1 2 1 value = 21 check = 21
1 2 2 value = 22 check = 22
1 2 3 value = 23 check = 23

因此存储器布局从外部索引到内部索引。注意，getIndex函数依赖于boost:：multi_array提供的默认内存布局。如果阵列基础或存储顺序发生更改，则必须对此进行调整。

缺少简单的boost多数组示例。因此，这里有一个非常简单的例子，说明如何使用索引填充boost多数组，以及如何使用单个指针读取所有条目。

typedef boost::multi_array<double, 2> array_type;
typedef array_type::index index;
array_type A(boost::extents[3][2]);
//  ------> x 
// | 0 2 4
// | 1 3 5
// v
// y
double value = 0;
for(index x = 0; x < 3; ++x) 
    for(index y = 0; y < 2; ++y)
        A[x][y] = value++;
double* it  = A.origin();
double* end = A.origin() + A.num_elements();
for(; it != end; ++it){
    std::cout << *it << " ";
}
// -> 0 1 2 3 4 5

如果您不需要索引，您可以简单地执行：

  for (unsigned int i = 0; i < A.num_elements(); i++ )
  {
    tValue item = A.data()[i];
    std::cout << item << std::endl;
  }

基于之前的答案，我为boost:：multi_arrays 生成了这个漂亮的重载版本的插入运算符

using namespace std;
using namespace boost::detail::multi_array;
template <typename T , unsigned long K>
ostream &operator<<( ostream &os , const boost::multi_array<T , K> &A )
{
 const T* p = A.data();
 for( boost::multi_array_types::size_type i = A.num_elements() ; i-- ; ++p )
 {
  os << "[ ";
  for( boost::multi_array_types::size_type k = 0 ; k < K ; ) {
   os << ( p - A.origin()  ) / A.strides()[ k ] % A.shape()[ k ]
         +  A.index_bases()[ k ];
   if( ++k < K )
    os << ", ";
    }
  os << " ] = " << *p << endl;
  }
 return os;
 }

这只是答案1的简化版本，除了它应该与任何具有工作运算符<lt；。我测试得像

 typedef boost::multi_array<double, 3> array_type;
 typedef array_type::index index;
 index x = 3;
 index y = 2;
 index z = 3;
 array_type A( boost::extents[ x ][ y ][ z ] );
 // Assign values to the elements
 int values = 0;
 for( index i = 0 ; i < x ; ++i ) 
  for( index j = 0 ; j < y ; ++j )
   for( index k = 0 ; k < z ; ++k )
    A[ i ][ j ][ k ] = values++;
 // print the results
 cout << A << endl;

它似乎起了作用：

[ 0, 0, 0 ] = 0
[ 0, 0, 1 ] = 1
[ 0, 0, 2 ] = 2
[ 0, 1, 0 ] = 3
[ 0, 1, 1 ] = 4
[ 0, 1, 2 ] = 5
[ 1, 0, 0 ] = 6
[ 1, 0, 1 ] = 7
[ 1, 0, 2 ] = 8
[ 1, 1, 0 ] = 9
[ 1, 1, 1 ] = 10
[ 1, 1, 2 ] = 11
[ 2, 0, 0 ] = 12
[ 2, 0, 1 ] = 13
[ 2, 0, 2 ] = 14
[ 2, 1, 0 ] = 15
[ 2, 1, 1 ] = 16
[ 2, 1, 2 ] = 17

希望这对某人有用，并非常感谢最初的答案：它对我非常有用。

相关文章：