在结构阵列 (AoS) 和阵列结构 (SoA) 之间来回切换

Question

在许多关于面向数据的设计的著作中起着突出作用的一个特征是，在许多情况下，而不是 AoS（结构数组）：

struct C_AoS {
  int    foo;
  double bar;
};

std::vector<C_AoS> cs;
...
std::cout << cs[42].foo << std::endl;

在SoA（数组结构）中排列数据效率更高：

struct C_SoA {
  std::vector<int>    foo;
  std::vector<double> bar;
};

C_SoA cs;
...
std::cout << cs.foo[42] << std::endl;

现在我正在寻找的是一种解决方案，它允许我在不更改调用接口的情况下在 AoS 和 SoA 之间切换，也就是说，我可以用最少的努力并且没有额外的运行时成本（至少在这一点上）过度间接），例如调用cs[42].foo; 无论我使用哪种数据排列方式。

我应该注意到上面的示例语法是理想情况，这很可能是不可能的，但我也对近似值非常感兴趣。有人要吗？

Answer 1

我将选择此语法：cs.foo[42] 作为单一语法并使用 typedef 在排列之间切换：

所以，显然从你的 post 给出 C_SoA，上面的语法有效，我们可以有：

typedef C_SoA Arrangement;

Arrangement cs;

为了使用 std::vector<C_AoS> 而不是我们必须引入其他东西：

typedef std::vector<C_AoS> AOS;

template<class A, class C, class T>
struct Accessor {
    T operator[](size_t index){
            return arr[index].*pMember;
    }
    T (C::*pMember);
    A& arr;
    Accessor(A& a, T (C::*p)): arr(a), pMember(p){}
};

struct Alt_C_AoS{
    Accessor<AOS, C_AoS, int> foo;
    Accessor<AOS, C_AoS, double> bar;

    AOS aos;
    Alt_C_AoS():foo(aos, &C_AoS::foo), bar(aos, &C_AoS::bar){}
};

现在我们可以拥有：

//Choose just one arrangement
typedef Alt_C_AoS Arrangement;
//typedef C_SoA Arrangement;

Arrangement cs;
...
std::cout << cs.foo[42] << std::endl;

基本上这会将 container dot member index 转换为 container index dot member。

在结构阵列 (AoS) 和阵列结构 (SoA) 之间来回切换

Switching back and forth between Array of Structures (AoS) and Structure of Arrays (SoA)

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