可以将 C# double[,,] 数组转换为 double[] 而不进行复制
题
我的 .NET 应用程序中有巨大的 3D 数字数组。我需要将它们转换为一维数组以将其传递给 COM 库。有没有办法在不复制所有数据的情况下转换数组?
我可以像这样进行转换,但随后我使用了两倍的内存量,这是我的应用程序中的一个问题:
double[] result = new double[input.GetLength(0) * input.GetLength(1) * input.GetLength(2)];
for (i = 0; i < input.GetLength(0); i++)
for (j = 0; j < input.GetLength(1); j++)
for (k = 0; k < input.GetLength(2); k++)
result[i * input.GetLength(1) * input.GetLength(2) + j * input.GetLength(2) + k)] = input[i,j,l];
return result;
解决方案
我不相信 C# 将数据存储在内存中的方式会像 C 中的简单转换那样变得可行。为什么不首先使用 1d 数组,也许为该类型创建一个类,以便您可以在程序中访问它,就像它是 3d 数组一样?
其他提示
不幸的是,C# 数组不能保证位于连续内存中,就像 C 等更接近金属的语言一样。所以不行。如果没有逐个元素的复制,就无法将 double[,,] 转换为 double[]。
考虑使用抽象访问数据 代理人 (类似于 C++ 中的迭代器/智能指针)。不幸的是,语法不像 C++ 那样干净,因为operator() 无法重载,并且operator[] 是单参数,但仍然很接近。
当然,这种额外的抽象级别增加了其自身的复杂性和工作量,但它允许您对使用 double[,,] 对象的现有代码进行最小的更改,同时允许您对这两个对象使用单个 double[] 数组互操作和 C# 内计算。
class Matrix3
{
// referece-to-element object
public struct Matrix3Elem{
private Matrix3Impl impl;
private uint dim0, dim1, dim2;
// other constructors
Matrix3Elem(Matrix3Impl impl_, uint dim0_, uint dim1_, uint dim2_) {
impl = impl_; dim0 = dim0_; dim1 = dim1_; dim2 = dim2_;
}
public double Value{
get { return impl.GetAt(dim0,dim1,dim2); }
set { impl.SetAt(dim0, dim1, dim2, value); }
}
}
// implementation object
internal class Matrix3Impl
{
private double[] data;
uint dsize0, dsize1, dsize2; // dimension sizes
// .. Resize()
public double GetAt(uint dim0, uint dim1, uint dim2) {
// .. check bounds
return data[ (dim2 * dsize1 + dim1) * dsize0 + dim0 ];
}
public void SetAt(uint dim0, uint dim1, uint dim2, double value) {
// .. check bounds
data[ (dim2 * dsize1 + dim1) * dsize0 + dim0 ] = value;
}
}
private Matrix3Impl impl;
public Matrix3Elem Elem(uint dim0, uint dim1, uint dim2){
return new Matrix2Elem(dim0, dim1, dim2);
}
// .. Resize
// .. GetLength0(), GetLength1(), GetLength1()
}
然后使用此类型进行读取和写入 - 'foo[1,2,3]' 现在在读取值和写入值时都写为 'foo.Elem(1,2,3).Value'赋值和值表达式的左侧。
void normalize(Matrix3 m){
double s = 0;
for (i = 0; i < input.GetLength0; i++)
for (j = 0; j < input.GetLength(1); j++)
for (k = 0; k < input.GetLength(2); k++)
{
s += m.Elem(i,j,k).Value;
}
for (i = 0; i < input.GetLength0; i++)
for (j = 0; j < input.GetLength(1); j++)
for (k = 0; k < input.GetLength(2); k++)
{
m.Elem(i,j,k).Value /= s;
}
}
同样,增加了开发成本,但共享数据,消除了复制开销和复制相关的开发成本。这是一个权衡。
作为一种解决方法,您可以创建一个以一维形式维护数组的类(甚至可能更接近裸机形式,以便您可以轻松地将其传递到 COM 库?),然后在此类上重载运算符 [] 以使其可用作为 C# 代码中的多维数组。
在不了解 COM 库的详细信息的情况下,我会考虑在 .Net 中创建一个外观类,并在必要时将其公开给 COM。
您的外观将采用 double[,,] 并具有一个将从 [] 映射到 [,,] 的索引器。
编辑:我同意评论中提出的观点,洛伦斯的建议更好。