如何将 UnsafePointer<[Float]> 或 Float Array 数据转换为 Unsafe[Mutable]Pointer<Float> in Swift 3？

Question

我有一个来自 HDF5 文件的浮点值数组 (floatArray)，我想将此数据用作接受 Unsafe[Mutable]Pointer (inputForFunction).我是 UnsafePointer 的新手，所以我需要别人的帮助。

我想到的一种方法是，将数组存储到文件中，然后打开它并将文件描述符映射到函数输入的变量内存中：

  // read the data from HDF5 file
  var floatArray: [Float] = try originalHDF5DataSet.read()

  // store the data
  let dataToStore = NSData(bytes: &floatArray, length: sizeOfArray * MemoryLayout<Float>.size)
  let tmpPath = URL(fileURLWithPath: NSTemporaryDirectory())
  let filePath = tmpPath.appendingPathComponent("floatArrayData").appendingPathExtension("dat")
  do{
    try data.write(to: filePath, options: .atomic)
    let fileManager : FileManager   = FileManager.default
    if fileManager.fileExists(atPath:filePath.path){
      print("Success")
    }else{
      print("Fail")
    }

    // open the data 
    let dataPath = filePath.path
    let fd = open(dataPath, O_RDONLY, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH)
    assert(fd != -1, "Error: failed to open output file at \""+dataPath+"\"  errno = \(errno)\n")
    // memory map the parameters
    let hdr = mmap(nil, Int(sizeOfArray), PROT_READ, MAP_FILE | MAP_SHARED, fd, 0)
    // cast Void pointers to Float
    let inputForFunction = UnsafePointer<Float>(hdr!.assumingMemoryBound(to: Float.self))
  } catch{
    print("failed")
  }

但是，这可能不是最佳实施方式，因为存储数据的过程似乎很耗时。

这就是为什么我正在考虑使用 UnsafePointer 将指针从 floatArray 传递到 inputForFunction，但我不确定如何实现它。仅供参考，我想到的一种方法是直接使用 withUnsafePointer 方法：

var floatArray: [Float] = try originalHDF5DataSet.read()
var inputForFunction = UnsafeMutablePointer<Float>.allocate(capacity: Int(sizeOfArray))
withUnsafePointer(to: &floatArray[0]) { (ptr: UnsafePointer<Float>) in
  inputForFunction = UnsafeMutablePointer(mutating: ptr)
}

或者另一种方法是使用 withMemoryRebound （但以下方法无效）：

var floatArray: [Float] = try originalHDF5DataSet.read()
var inputForFunction = UnsafeMutablePointer<Float>.allocate(capacity: Int(sizeOfArray))
withUnsafePointer(to: &floatArray) { (ptrDataArray: UnsafePointer<[Float]>) in
  inputForFunction = ptrDataArray.withMemoryRebound(to: inputForFunction.self, capacity: Int(sizeOfArray), { (ptr: UnsafePointer<[Float]>) -> UnsafeMutablePointer<Float> in
    return ptr[0]
  })
}

我的问题是

如何将floatArray的数据地址传给inputForFunction？
如果我需要将 UnsafePointer<[Float]> 转换为 Unsafe[Mutable]Pointer，该怎么做？
如果需要，如何使用 withMemoryRebound 来达到这个目的？我可以分配吗闭包内的 address/value 到 inputForFunction?
当我检查floatArray和floatArray[0]的地址时，它们是不同的（这似乎与C/C++不同）。应该将哪个地址传递给 inputForFunction?

Answer 1

Array类型有withUnsafeBufferPointer方法。

此方法接受带有 UnsafeBufferPointer 的闭包，这就像您要求的 UnsafePointer<[Float]>。

如果你需要 UnsafePointer 到数组的开头，你可以使用 baseAddress 属性 of UnsafeBufferPointer.

示例代码：

let bufferPointer: UnsafeBufferPointer<Float> = floatArray.withUnsafeBufferPointer { bufferPointer in
    return bufferPointer
}

或

let baseAddress: UnsafePointer<Float> = floatArray.withUnsafeBufferPointer { bufferPointer in
    return bufferPointer.baseAddress
}

编辑：或者如果它的功能只是传递 &floatArray 可能会起作用。

Answer 2

您可以找到许多解释如何从 [Float] 获得 Unsafe(Mutable)Pointer<Float> 的文章。其中一些回答了您的一些问题。稍后尝试找到它们。

如何将floatArray的数据地址传给inputForFunction?

您通常使用 Array 的方法 withUnsafeBufferPointer 或 withUnsafeMutableBufferPointer。你可以在闭包参数中得到一个 Unsafe(Mutable)BufferPointer<Element>，它包含一个 Unsafe(Mutable)Pointer<Element> 作为它的 baseAddress 属性.

var floatArray: [Float] = try originalHDF5DataSet.read()
floatArray.withUnsafeBufferPointer {unsafeBufferPointer in
    let inputForFunction = unsafeBufferPointer.baseAddress
    //`unsafeBufferPointer` (including its `baseAddress`) is valid only in this closure.
    //So, do not pass `inputForFunction` outside of the closure, use it inside.
    //...
}

如果我需要将UnsafePointer<[Float]>转换为Unsafe[Mutable]Pointer，怎么办？

当你找到类似 UnsafePointer<[Float]> 的东西时，你就走错了路。在 Swift 中，Array 是一个隐藏结构，它可能包含对其元素的（多级）间接引用。您通常不需要使用 UnsafePointer<Array<Float>>.
如果需要，如何使用 withMemoryRebound 来达到这个目的？我可以将 address/value 分配给闭包内的 inputForFunction 吗？

当您有一个 AType 数组并想将其作为 Unsafe(Mutable)Pointer<AnotherType> 传递时，您可以使用 withMemoryRebound。但在您的情况下，您只需要使用 Float，因此您的目的可能不需要 withMemoryRebound。
当我检查floatArray和floatArray[0]的地址时，它们是不同的（这似乎与C/C++不同）。应该将哪个地址传递给 inputForFunction？

None。正如我在上面所写的，address of floatArray 只是指向某个包含隐藏结构的地方，因此它对您的目的完全没有用。而address of floatArray[0]也不保证是整个内容的第一个元素的地址。 Swift可以创建一个只包含一个元素的时间区域，并传递时间区域的地址。

顺便问一下，您真的需要将 [Float] 转换为 Unsafe(Mutable)Pointer<Float> 吗？

如果你的函数签名是这样的：

func takingUnsafePointer(_ pointer: UnsafePointer<Float>)

你可以这样称呼它：

takingUnsafePointer(floatArray)
//In this case `floatArray` can be a `let` constant.

否则，如果函数签名是：

func takingUnsafeMutablePointer(_ pointer: UnsafeMutablePointer<Float>)

称其为：

takingUnsafeMutablePointer(&floatArray)
//In this case `floatArray` needs to be a `var`, not `let`.

请记住，在这两种情况下，传递的指针仅在函数调用时有效。您不应该将指针导出到其他地方。

如何将 UnsafePointer<[Float]> 或 Float Array 数据转换为 Unsafe[Mutable]Pointer<Float> in Swift 3？

How to convert UnsafePointer<[Float]> or fit Float Array data to Unsafe[Mutable]Pointer<Float> in Swift 3?

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