可以将 C# double[,,] 数组转换为 double[] 而不进行复制

StackOverflow https://stackoverflow.com/questions/96054

  •  01-07-2019
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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;
有帮助吗？

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。

许可以下： CC-BY-SA 和 归因
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