修改矩阵后，通过内存指针 (memptr) 直接访问犰狳矩阵的条目不起作用

Question

我有一个问题，我想通过结构（或 class）中的指针访问犰狳矩阵“M”的某些条目。初始化 M 后，我在结构中设置了指针。通过取消引用指针，我可以看到它具有正确的值（M 的第一个条目 - 或 M(0,0)）。

然后我将 M 更改为 M * M。但是现在取消引用指针不再给我正确的值。奇怪的是：如果我有一个小矩阵，即 3x3 或 4x4（请参阅我的代码中的“matrixSize”），则不会发生错误。对于小矩阵，取消引用指针会给出 RIGHT 值。更大的矩阵虽然会导致错误的值（5x5 类似于“2.76282e-320”，这可能是内存中的某个随机位置）。

我在这里做错了什么？我该如何解决这个问题？

如果有帮助，我想解释一下我想要实现的目标：我有一个延迟耦合节点网络，每个节点都有某种动态行为。（想想延迟耦合微分方程 DDE - 延迟耦合振荡器）。由于它们是延迟耦合的，我需要存储它们过去的状态（它们的历史数组）。每个振荡器也有一些局部动态，动态变量不影响其他节点，这意味着我不必存储它们的历史记录。该矩阵用于保存节点的某些变量的过去状态。我想把它们放在一个矩阵中，因为我想对它们使用向量运算（矩阵的一个索引代表时间，而另一个是节点索引）。但我也想单独访问它们以计算每个节点（振荡器）的一些局部动态。所以我想更新单个节点，还有全局状态。这就是为什么同时使用这两种表示形式会有所帮助：对于局部动力学，我通过指向矩阵的指针访问延迟状态。对于全局动态，我通过充当历史数组的矩阵中的一行访问耦合变量。

#include <iostream>
#include <armadillo>

struct someStruct {
    const double *currentStateInMatrix;
    void printvalue() {std::cout << "*currentState (pointer to first enty of matrix) = " << *currentStateInMatrix << std::endl;}
};

int main(int argc, char* argv[]){

    uint M_size = 4;

    arma::Mat<double> M(M_size, M_size, arma::fill::randu);


    double* pointerIntoMatrix = M.memptr();
    std::cout << "pointer [ " << pointerIntoMatrix << " ] has value: " << *pointerIntoMatrix << std::endl;

    someStruct myStruct;
    myStruct.currentStateInMatrix = pointerIntoMatrix;

    std::cout << "original matrix M: \n" << M;
    myStruct.printvalue();
    std::cout << "\n+++changing contents of matrix M+++\n\n";

    M = M * M;

    std::cout << "M * M: \n" << M;
    myStruct.printvalue();
}

我编译它使用： g++ file.cpp -std=c++17 -larmadillo -o main

Answer 1

犰狳中的运算M = M * M是矩阵乘法（不是逐元素乘法）。因此，将 M * M 的中间计算直接存储到 M 中是有问题的。它将覆盖 M 中仍然需要完成 M * M 操作的现有数据。

可以安全地假设 Armadillo 检测到这个问题并将 M * M 的结果存储到一个单独的内存块中，然后将该块分配给 M。

有很多方法可以解决这个问题。使用固定大小的矩阵，如评论中提到的 darcamo。使用 Mat<double>::fixed<4, 4> M; 声明矩阵。

另一种方法是手动管理矩阵元素的内存，并告诉 M 矩阵始终使用该内存。有 advanced constructors 可以做到这一点：

mat(ptr_aux_mem, n_rows, n_cols, copy_aux_mem = true, strict = false)

所以我们可以这样做：

double* my_mem = (double*)std::malloc(M_size * M_size * sizeof(double));
// or use new[]

Mat<double> M(my_mem, M_size, M_size, false, true);

// don't forget to call std::free(my_mem) or delete[] when done!

提醒一句。上述两种解决方法（固定大小矩阵和手动内存管理）可能对性能有轻微影响。无法避免为 M = M * M 操作使用单独的内存块。使用这些变通方法时，Armadillo 会将 M * M 的结果存储到临时缓冲区中，然后将缓冲区的内容复制到 M.

使用的内存中

修改矩阵后，通过内存指针 (memptr) 直接访问犰狳矩阵的条目不起作用

Directly accessing entries of armadillo-matrix by memory-pointer (memptr) does not work after matrix is modified

c++

pointers

armadillo