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将任意元素存储在连续内存中

memory-alignment variadic-templates templates c++11 c++

dempzorz · 技术社区 · 8 年前

我试图创建一个数据结构,它将在连续内存中容纳N个不同类型的数据。所以在编译时,我可以说我想存储3种不同类型的4个元素,在内存中看起来像111122223333。

template<std::size_t N, typename... Args>
class Batch
{
    private:
        std::tuple<std::array<Args, N>...> data_;
        size_t currentPos_;

    public:
        template<typename T>
        void addToArray(std::array<T, N>& array, const T& value)
        {
            array[currentPos_] = value;
        }

        void add(const Args&... values)
        {
            //????
            addToArray(/*array, value*/);

            currentPos_++;
        }

        const void* data()
        {
            &return data_;
        }
};


int main()
{
    Batched<3, float, double, int> b;

    b.add(1.0f, 1.0, 1);
    b.add(2.0f, 2.0, 2);
    b.add(3.0f, 3.0, 3);
    b.add(4.0f, 4.0, 4);
    return 0;
}

即使我能做到这一点,内存布局是否正确?有更好的方法吗?

2 回复 | 直到 8 年前

max66 8 年前

我认为这不是一个好主意,但……我只是为了好玩才展示它

使用 std::vector<char> (以及C++11添加的方法授予的对以下内存的访问权限 data() )和善良的老人 memcpy() ,我想你可以简单地做如下

#include <vector>
#include <cstring>
#include <iostream>

template <typename... Args>
class Batch
 {
   private:
      std::vector<char> buffer;

   public:

      void addHelper ()
       { }

      template <typename T, typename ... Ts>
      void addHelper (T const & v0, Ts ... vs)
       { 
         auto  pos = buffer.size();

         buffer.resize(pos + sizeof(T));

         std::memcpy(buffer.data() + pos, & v0, sizeof(T));

         addHelper(vs...);
       }

      void add (const Args&... values)
       { addHelper(values...); }

      const void * data()
       { return buffer.data(); }

      void toCout ()
       { toCoutHelper<Args...>(0U, buffer.size()); }

      template <typename T, typename ... Ts>
      typename std::enable_if<(0U < sizeof...(Ts)), void>::type
         toCoutHelper (std::size_t  pos, std::size_t  size)
       {
         if ( pos < size )
          {
            T val;

            std::memcpy( & val, buffer.data() + pos, sizeof(T) );

            std::cout << " - " << val << std::endl;

            toCoutHelper<Ts...>(pos+sizeof(T), size);
          }
       }

      template <typename T, typename ... Ts>
      typename std::enable_if<0U == sizeof...(Ts), void>::type
         toCoutHelper (std::size_t  pos, std::size_t  size)
       {
         if ( pos < size )
          {
            T val;

            std::memcpy( & val, buffer.data() + pos, sizeof(T) );

            std::cout << " - " << val << std::endl;

            toCoutHelper<Args...>(pos+sizeof(T), size);
          }
       }

 };


int main()
 {
   Batch<float, double, int> b;

   b.add(1.0f, 1.0, 1);
   b.add(2.0f, 2.0, 2);
   b.add(3.0f, 3.0, 3);
   b.add(4.0f, 4.0, 4);

   b.toCout();

   return 0;
 }

---编辑--- toCout() 打印(至 std::cout )所有存储值;只是建议如何使用这些值。

正如ildjarn所指出的(谢谢!)如果在 Args... 类型是一些非POD(普通旧数据)类型。

this page .

我转录了相关部分

无法使用memcpy安全复制的类型示例如下标准::字符串。这通常使用计数的引用来实现使计数器递增。如果使用memcpy制作副本则不会调用复制构造函数,计数器将左边的值比它应该的值低一。这可能会导致过早释放包含

---编辑3---

正如ildjarn所指出的(再次感谢!)使用此解决方案,离开成员

如果有人以这种方式使用返回的指针

   char const * pv = (char const *)b.data();

   size_t  pos = { /* some value here */ };

   float  f { *(float*)(pv+pos) };  // <-- risk of unaligned access

在某些体系结构中,可能会导致访问 float * 在未对齐的地址中,可能会导致程序终止

从返回的指针恢复值的正确(安全)方法 数据() toCoutHelper()

   char const * pv = (char const *)b.data();

   size_t  pos = { /* some value here */ };

   float  f; 

   std::memcpy( & f, pv + pos, sizeof(f) );

Trevor Hickey 8 年前

有两种词汇类型可以帮助您。
std::variant 和 std::any .

std::variant更适合您的预期用途。

而不是像这样创建自己的类型:

Batched<3, float, double, int> b;

考虑使用:

std::vector<std::variant<float, double, int>> vec;

然后可以正常添加元素:

vec.emplace_back(1);    //int
vec.emplace_back(1.0f); //float
vec.emplace_back(1.0);  //double