在结构阵列(AoS）和阵列结构(SoA）之间来回切换

Switching back and forth between Array of Structures (AoS) and Structure of Arrays (SoA)

本文关键字：阵列 结构 AoS SoA 之间      更新时间：2023-10-16

在许多面向数据的设计著作中，有一个突出的功能是，在许多情况下，

struct C_AoS {
  int    foo;
  double bar;
};
std::vector<C_AoS> cs;
...
std::cout << cs[42].foo << std::endl;

在SoA（数组结构）中排列数据更有效：

struct C_SoA {
  std::vector<int>    foo;
  std::vector<double> bar;
};
C_SoA cs;
...
std::cout << cs.foo[42] << std::endl;

现在，我正在寻找一种解决方案，该解决方案允许我在不更改调用接口的情况下在AoS和SoA之间切换，也就是说，无论我使用哪种数据排列，我都可以以最小的工作量和无额外的运行时成本（至少到了过度间接的程度）调用例如cs[42].foo;。

我应该注意到，上面的示例语法是理想的情况，这很可能是不可能的，但我也对近似值非常感兴趣。有人接电话吗？

我将选择以下语法：cs.foo[42]作为单一语法，并使用typedefs在排列之间切换：

所以，很明显，在你的文章中给出了C_SoA，上面的语法是有效的，我们可以得到：

typedef C_SoA Arrangement;
Arrangement cs;

为了使用std::vector<C_AoS>，我们将不得不引入其他东西：

typedef std::vector<C_AoS> AOS;
template<class A, class C, class T>
struct Accessor {
    T operator[](size_t index){
            return arr[index].*pMember;
    }
    T (C::*pMember);
    A& arr;
    Accessor(A& a, T (C::*p)): arr(a), pMember(p){}
};
struct Alt_C_AoS{
    Accessor<AOS, C_AoS, int> foo;
    Accessor<AOS, C_AoS, double> bar;
    AOS aos;
    Alt_C_AoS():foo(aos, &C_AoS::foo), bar(aos, &C_AoS::bar){}
};

现在我们可以拥有：

//Choose just one arrangement
typedef Alt_C_AoS Arrangement;
//typedef C_SoA Arrangement;
Arrangement cs;
...
std::cout << cs.foo[42] << std::endl;

从本质上讲，这将container dot member index转换为container index dot member。

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