Можно ли безопасно переинтерпретировать std::vector<std::complex<boost:multiprecision::float128>>(N).data() в fftwq_complex*?
-
22-12-2019 - |
Вопрос
На самом деле я не ожидал, что следующий пример сработает, но он действительно работает (g++ 4.6.4, с --std=c++0x):
#include <boost/multiprecision/float128.hpp>
#include <blitz/array.h>
#include <fftw3.h>
int main(int /*argc*/, char** /*argv*/)
{
//these are the same
std::cout << sizeof(std::complex<boost::multiprecision::float128>) << " " << sizeof(fftwq_complex) << std::endl;
typedef std::vector< std::complex<boost::multiprecision::float128> > boost128cvec;
//typedef std::vector<std::complex<boost::multiprecision::float128> , fftw::allocator< std::complex<boost::multiprecision::float128> > > boost128cvec;
//declare a std::vector consisting of std::complex<boost::multiprecision::float128>
boost128cvec test_vector3(12);
//casting its data storatge to fftwq_complex*
fftwq_complex* test_ptr3 = reinterpret_cast<fftwq_complex*>(test_vector3.data());
//also create a view to the same data as a blitz::Array
blitz::Array<std::complex<boost::multiprecision::float128>, 1> test_array3(test_vector3.data(), blitz::TinyVector<int, 1>(12), blitz::neverDeleteData);
test_vector3[3] = std::complex<boost::multiprecision::float128>(1.23,4.56);
//this line would not work with std::vector
test_array3 = sin(test_array3);
//this line would not work with the built-in type __float128
test_vector3[4] = sin(test_vector3[3]);
//all of those print the same numbers
std::cout << "fftw::vector: " << test_vector3[3].real() << " + i " << test_vector3[3].imag() << std::endl;
std::cout << "fftw_complex: " << (long double)test_ptr3[3][0] << " + i " << (long double)test_ptr3[3][1] << std::endl;
std::cout << "blitz: " << test_array3(3).real() << " + i " << test_array3(3).imag() << std::endl << std::endl;
}
Два замечания:
- Цель состоит в том, чтобы иметь возможность использовать оба
fftw
иblitz::Array
операции с одними и теми же данными без необходимости их копирования, в то же время имея возможность использовать общие функции, такие какsin()
также для комплексных переменных с четырехкратной точностью - А
blitz
-part работает нормально, что и ожидалось.Но сюрпризом (для меня) было то, чтоfftwq_complex*
часть тоже работает нормально. - А
fftw::allocator
это простая заменаstd::allocator
который будет использоватьfftwq_malloc
чтобы обеспечить правильное выравнивание SIMD, но это не важно для этого вопроса, поэтому я его пропустил (по крайней мере, я думаю, что это не важно для этого вопроса)
Мой вопрос:Насколько тонкий лед, на который я ступаю?
Решение
Вы в значительной степени экономите:
std::vector
совместим с массивом C (вы можете получить доступ к указателю на первый элемент черезvector.data()
, как ответили в этот вопросstd::complex<T>
разработан для совместимости с массивом формыT[2]
, который совместим с FFTW.Это описано в Документация ФФТВВ C++ имеется собственный сложный класс шаблона, определенный в стандартном заголовочном файле.Как сообщается, комитет по стандартизации C++ недавно согласился обязать формат хранения, используемый для этого типа, быть бинарно-совместимым с типом C99, т.е.массив T[2] с последовательными вещественными [0] и мнимыми [1] частями.(См. отчет http://www.open-std.org/jtc1/sc22/WG21/docs/papers/2002/n1388.pdf WG21/N1388.) Хотя на момент написания этой статьи предложение не являлось частью официального стандарта, в нем говорилось, что:«Это решение было протестировано во всех текущих основных реализациях стандартной библиотеки и показано, что работает». В той степени, в которой это правда, если у вас есть переменная комплекс *x, вы можете передать его непосредственно FFTW через ReinterPret_CASC (x).
Единственное, что следует иметь в виду, это то, что data()
становится недействительным, если вы добавляете значения в свой вектор.
В последней части есть совместимость между
boost::multiprecision::float128
и __float128
.Документация по повышению не дает никаких гарантий по этому поводу.Однако можно добавить несколько статических утверждений в ваш код, что не удастся, если преобразование невозможно.Это может выглядеть так:
static_assert(std::is_standard_layout<float128>::value,"no standard type");
static_assert(sizeof(float128) == sizeof(__float128),"size mismatch");
Где sizeof
гарантирует одинаковый размер типа повышения и __float128, и is_standard_layout проверяет, что:
Указатель на класс стандартной компоновки может быть преобразован (с помощью reinterpret_cast) в указатель на его первый нестатический элемент данных и наоборот.
Конечно, это дает только подсказку, если это сработает в конечном итоге, поскольку вы не можете сказать, действительно ли тип является типом. __float128
, но ab boost утверждает, что их тип представляет собой тонкую обертку вокруг него, все должно быть в порядке.Если это изменения в дизайне или структуре float128
, статические утверждения должны завершиться неудачно.