如何正确初始化对象的提升 multi_array？

Question

我惊讶地发现 boost::multi_array 分配其初始元素的方式似乎与 std::vector 不同。它似乎没有用唯一元素填充每个元素（使用其默认值或默认构造函数）。我找不到有关此的更多信息。

有没有办法让 multi_array 在每个元素处填充一个唯一的对象？

例如，考虑以下内容：

static int num = 0;

struct A {
   int n;
   A() : n((::num)++) {
      std::cout << "A()" << std::endl;
   }
   virtual ~A() {}

   void print() {
      std::cout << "n=" << n << std::endl;
   }
};

int main() {
   std::cout << "vector:" << std::endl;
   std::vector<A> v(3);
   for (auto x : v) {
      x.print();
   }

   std::cout << "multi:" << std::endl;
   boost::multi_array<A, 2> m(boost::extents[2][2]);
   for (auto x : m) {
      for (auto y : x) {
         y.print();
      }
   }
}

这导致输出：

vector:
A()
A()
A()
n=0
n=1
n=2
multi:
A()
n=3
n=3
n=3
n=3

为什么multi_array的构造函数只调用一次？ multi_array 如何成为具有独特对象的 "filled out"（使用 A 的默认构造函数）？

Answer 1

要快速填充整个数组，请执行类似 fill_n¹:

的操作

std::fill_n(a.data(), a.num_elements(), 0);

借助 boost multi_array，您可以使用自己的内存缓冲区视图来获得相同的性能（std::uninitialized_copy 是您的朋友）。（实际上，您甚至可以在现有内存上映射数组视图，并且您希望保留现有值）。

我在这里写了一个比较演示：pointers to a class in dynamically allocated boost multi_array, not compiling

Live On Coliru

#include <boost/multi_array.hpp>
#include <type_traits>
#include <memory>

struct octreenode { int a; int b; };

class world {
public:
    world(double x, double y, double z, int widtheast, int widthnorth, int height)
            : 
                originx(x), originy(y), originz(z), 
                chunkseast(widtheast), chunksnorth(widthnorth), chunksup(height)
    {
#define OPTION 4

#if OPTION == 1
        static_assert(std::is_trivially_destructible<octreenode>::value, "assumption made");
        //std::uninitialized_fill_n(chunk.data(), chunk.num_elements(), octreenode {1, 72});
        std::fill_n(chunk.data(), chunk.num_elements(), octreenode {1, 72});
#elif OPTION == 2
        for(auto a:chunk) for(auto b:a) for(auto&c:b) c = octreenode{1, 72};
#elif OPTION == 3
        for (index cz = 0; cz < chunksnorth; ++cz) {
            for (index cx = 0; cx < chunkseast; ++cx) {
                for (index cy = 0; cy < chunksup; ++cy) {
                    chunk[cz][cx][cy] = octreenode{1, 72};
                }
            }
        }
#elif OPTION == 4
        static_assert(std::is_trivially_destructible<octreenode>::value, "assumption made");
        for (index cz = 0; cz < chunksnorth; ++cz) {
            for (index cx = 0; cx < chunkseast; ++cx) {
                for (index cy = 0; cy < chunksup; ++cy) {
                    new (&chunk[cz][cx][cy]) octreenode{1, 72};
                }
            }
        }
#endif
        (void) originx, (void) originy, (void) originz, (void) chunksup, (void) chunkseast, (void) chunksnorth;
    }

private:
    double originx, originy, originz;
    int chunkseast, chunksnorth, chunksup;

#if 1
    typedef boost::multi_array<octreenode, 3> planetchunkarray; // a boost_multi for chunks
    typedef planetchunkarray::index index;
    planetchunkarray chunk{boost::extents[chunksnorth][chunkseast][chunksup]};
#else
    static_assert(boost::is_trivially_destructible<octreenode>::value, "assumption made");

    std::unique_ptr<octreenode[]> raw { new octreenode[chunksnorth*chunkseast*chunksup] };
    typedef boost::multi_array_ref<octreenode, 3> planetchunkarray;
    typedef planetchunkarray::index index;
    planetchunkarray chunk{raw.get(), boost::extents[chunksnorth][chunkseast][chunksup]};
#endif
};

int main() {
    world w(1,2,3,4,5,6);
}

使用 multi_array_ref 的变体是如何避免复制构造元素的示例（它类似于 std::vector 使用未初始化内存用于保留但未使用的元素时使用的优化）。

¹ 当然，对于唯一值，请使用 std::iota 或 std::generate

Answer 2

所以在进一步的学习中，我学到了两件事：

boost::multi_array使用复制构造函数将对象初始化到容器中，而不是默认构造函数。
C++11 中的 for (auto x : container) 循环方式似乎（至少在 clang++ 3.5 中）循环容器元素的副本，而不是迭代器（或引用）。

修改原始问题的示例以证明第 1 点。

添加复制构造函数（和相应的计数器），并使用 auto& x 作为对象循环而不是 auto x:

 static int num = 0;
 static int cpy = 0;
 struct A {
    int n;
    int c;
    A() : n((::num)++), c(0) {
       std::cout << "A_def()" << std::endl;
    }
    A(const A& o) : n(0), c((::cpy)++) {
       std::cout << "A_cpy()" << std::endl;
    }
    virtual ~A() {}

    void print() {
       std::cout << "n=" << n << ",c=" << c << std::endl;
    }
 };

 int main() {
    std::cout << "vector:" << std::endl;
    std::vector<A> v(3);
    for (auto& x : v) {
       x.print();
    }

    std::cout << "multi:" << std::endl;
    boost::multi_array<A, 2> m(boost::extents[2][2]);

    for (auto x : m) {
       for (auto& y : x) {
          y.print();
       }
    }
 }

产生输出

 vector:
 A_def()  // <- vector allocation starts
 A_def()
 A_def()
 n=0,c=0  // <- vector printing starts, using "for (auto& x)"
 n=1,c=0
 n=2,c=0
 multi:
 A_def()  // <- a temporary object for multi_array allocation
 A_cpy()  // <- multi_array allocation starts
 A_cpy()
 A_cpy()
 A_cpy()
 n=0,c=0  // <- multi_array prints starts, using "for (auto& y)"
 n=0,c=1
 n=0,c=2
 n=0,c=3

修改上面的示例以演示第 2 点。

与此答案中的上述相同 class 定义，但从对象循环中删除 auto& x，然后返回使用 auto x，如在原始问题中所做的那样。

    std::cout << "vector:" << std::endl;
    std::vector<A> v(3);
    for (auto x : v) {
       x.print();
    }

    std::cout << "multi:" << std::endl;
    boost::multi_array<A, 2> m(boost::extents[2][2]);

    for (auto x : m) {
       for (auto y : x) {
          y.print();
       }
    }

生成的输出显示在 print 循环期间调用了复制构造函数，即使对于 vector.

中的元素也是如此

 vector:
 A_def()  // <- vector allocation starts
 A_def()
 A_def()
 A_cpy()  // <- vector printing starts, using "for (auto x)"
 n=0,c=0
 A_cpy()
 n=0,c=1
 A_cpy()
 n=0,c=2
 multi:
 A_def()  // <- a temporary object for multi_array allocation
 A_cpy()  // <- multi_array allocation starts
 A_cpy()
 A_cpy()
 A_cpy()
 A_cpy()  // <- multi_array printing starts, using "for (auto y)"
 n=0,c=7
 A_cpy()
 n=0,c=8
 A_cpy()
 n=0,c=9
 A_cpy()
 n=0,c=10

如何正确初始化对象的提升 multi_array？

How to properly initialize a boost multi_array of objects?

c++

boost

boost-multi-array