获取多维C++数组第一个元素的指针的通用方法

Question

获取多维C++数组第一个元素的指针的通用方法

c++arraystemplatestypesmultidimensional-array

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如果我想将一个指针设置为多维C++数组的第一个元素，我可以轻松地完成：

double arr[2][3][4];
double *p;
p = &arr[0][0][0];

如何处理任意等级的数组？可以编写一个接收多维数组引用的函数，示例如下:

template <typename T, unsigned N>
void receive(T (&a)[N]) {}

C++11中的std::remove_all_extents类模板可用于获取数组的（最深层）元素类型。这可以帮助使用typename std::remove_all_extents<T>::type *构造receive的修改版本的返回类型。但是，该如何创建返回的值呢？

以下解决方案使用reinterpret_cast。这可能会有效率地执行，但我不喜欢reinterpret_cast绕过类型系统的方式。

template <typename T, unsigned N>
typename std::remove_all_extents<T>::type *
to_ptr1(T (&a)[N])  { return reinterpret_cast<
                               typename std::remove_all_extents<T>::type *
                             >(&a); }

或者，以下解决方案使用递归，并且虽然类型系统仍然强大，但递归可能会引入其他指令。

template <typename T> T *to_ptr2(T &a)  { return &a; }

template <typename T, unsigned N>
typename std::remove_all_extents<T[N]>::type *
to_ptr2(T(&a)[N])  { return to_ptr2(*(&a[0])); }

如何通用地获取多维数组的第一个元素的地址？是否有零开销的强类型解决方案？

- user2023370

在使用reinterpret_cast的解决方案中，什么不是强类型？我认为这很好，而且我认为它不会有任何改进。 - jrok

我已经有一段时间没有使用元编程技巧了，但我相信解决方案一定涉及到 std::rank。 - Benjamin Lindley

reinterpret_cast 版本没有问题 - 数组保证不具有初始填充。我想知道 remove_all_extents 是否已经通过递归模板实现。 - M.M

remove_all_extents 将使用递归实现。在这里，计算的结果是一种类型 - 这必须在编译时完成。 - user2023370

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Benjamin Lindley · Answer 1

#include <iostream>
#include <type_traits>    

template<size_t Rank>
struct deref_n
{
    template<typename T>
    auto operator()(T& ptr) -> decltype(deref_n<Rank-1>()(*ptr))
    {
        return deref_n<Rank-1>()(*ptr);
    }
};

template<>
struct deref_n<0>
{
    template<typename T>
    T& operator()(T& val)
    {
        return val;
    }
};

template<typename T>
auto first_element(T& val) -> decltype(deref_n<std::rank<T>::value>()(val))
{
    return deref_n<std::rank<T>::value>()(val);
}


int main()
{
    int x[10][20][30] = {};
    first_element(x) = 777;             // this gives me a reference to x[0][0][0]
    std::cout << x[0][0][0] << '\n';
}