如何正確初始化一個boost multi_array對象？

Question

我很驚訝地發現boost::multi_array似乎分配的初始元素不同於std::vector。它似乎沒有填充每個元素的唯一元素（使用其默認值或默認構造函數）。我無法找到關於此的更多信息。

有沒有辦法讓multi_array在每個元素上填充一個獨特的對象？

例如，請考慮以下幾點：

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(); 
     } 
    } 
} 

這將導致輸出：

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

爲什麼只調用一次爲multi_array的構造？ multi_array如何用獨特的對象「填充」（使用A的默認構造函數）？

Answer 1

快速填充整個數組這樣做fill_n¹：

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

有了提升multi_array您可以使用以您自己的內存緩衝區，以獲得相同的性能（std::uninitialized_copy是你的朋友）。 （實際上，您甚至可以在現有內存上映射數組視圖，並且希望保留現有值）。

我寫了一個比較演示這個位置：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的變體是如何避免拷貝構造元素的例子（這是類似於std::vector使用未初始化的內存用於保留但未使用的元素的優化）。

---

¹課程的唯一值，使用std::iota或std::generate

• http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/iota
• http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/generate_n

Answer 2

所以在進一步的研究，我學會了兩兩件事：

1. boost::multi_array使用複製構造函數將對象初始化到容器中，而不是默認的構造函數。

2. 循環在C++ 11的for (auto x : container)方式似乎（至少鐺++ 3.5）遍歷拷貝容器元件的，而不是迭代器（或引用）。

修改原來的問題的例子來說明點1

將一個拷貝構造函數（和相應的計數器），並且使用auto& x爲對象循環，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(); 
     } 
    } 
} 

產生輸出

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 

修改上面的例子如上面展示點2

同一個類定義這個答案，但去除對象環路auto& x，並要回使用auto x在原來的問題做。

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(); 
     } 
    } 

生成輸出，顯示拷貝構造函數時print循環被調用，甚至在vector元素。

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