[Eigen中文文档] 原始缓冲区接口:Map 类

简介: 本节解释了如何使用“原始”C/C++ 数组。这在各种情况下都很有用,特别是在将向量和矩阵从其他库“导入”到 Eigen 中时。

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英文原文(Interfacing with raw buffers: the Map class)

本节解释了如何使用“原始”C/C++ 数组。这在各种情况下都很有用,特别是在将向量和矩阵从其他库“导入”到 Eigen 中时。

介绍

有时可能有一个预定义的数字数组,希望在 Eigen 中将其用作向量或矩阵。虽然可以通过复制数据实现,但最常见的情况是可能希望直接将此内存重新于 Eigen 类型,可以使用 Map 类很容易做到这一点。

Map类型与声明Map变量

Map 对象具有与其等效的 Eigen 定义类型:

Map<Matrix<typename Scalar, int RowsAtCompileTime, int ColsAtCompileTime> >

请注意,在这种默认情况下,Map 只需要一个模板参数。

要构造一个 Map 变量,需要另外两条信息:指向定义数组内存区域的指针、矩阵或向量所需形状大小。

例如,要定义一个在编译时确定大小的浮点矩阵,可以执行以下操作:

Map<MatrixXf> mf(pf,rows,columns);

其中 pf 是一个 float * ,指向内存数组。

固定大小的只读整数向量可以声明为:

Map<const Vector4i> mi(pi);

其中 pi 是一个 int *。在这种情况下,不必将大小传递给构造函数,因为它已经由 Matrix/Array 类型指定。

请注意,Map 没有默认构造函数;使用时必须传递一个指针来初始化对象。但也可以规避这一要求(请参阅下文更改map数组)。

Map 足够灵活以适应各种不同的数据表示。还有两个其他可选模板参数:

Map<typename MatrixType,
    int MapOptions,
    typename StrideType>

其中:

  • MapOptions: 指定指针是对齐的还是未对齐的。默认为未对齐。

  • StrideType: 允许使用 Stride 类为内存阵列指定自定义布局。

如下示例,指定数据数组为行优先格式:

// 代码索引 3-10-1-1
int array[8];
for(int i = 0; i < 8; ++i) array[i] = i;
cout << "Column-major:\n" << Map<Matrix<int,2,4> >(array) << endl;
cout << "Row-major:\n" << Map<Matrix<int,2,4,RowMajor> >(array) << endl;
cout << "Row-major using stride:\n" <<
  Map<Matrix<int,2,4>, Unaligned, Stride<1,4> >(array) << endl;

输出:

Column-major:
0 2 4 6
1 3 5 7
Row-major:
0 1 2 3
4 5 6 7
Row-major using stride:
0 1 2 3
4 5 6 7

然而,Stride 比这更灵活;有关详细信息,请参阅 MapStride 类的文档。

Map变量的使用

可以像使用任何其他 Eigen 类型一样使用 Map 对象:

// 代码索引 3-10-2-1
typedef Matrix<float,1,Dynamic> MatrixType;
typedef Map<MatrixType> MapType;
typedef Map<const MatrixType> MapTypeConst;   // a read-only map
const int n_dims = 5;

MatrixType m1(n_dims), m2(n_dims);
m1.setRandom();
m2.setRandom();
float *p = &m2(0);  // get the address storing the data for m2
MapType m2map(p,m2.size());   // m2map shares data with m2
MapTypeConst m2mapconst(p,m2.size());  // a read-only accessor for m2

cout << "m1: " << m1 << endl;
cout << "m2: " << m2 << endl;
cout << "Squared euclidean distance: " << (m1-m2).squaredNorm() << endl;
cout << "Squared euclidean distance, using map: " <<
  (m1-m2map).squaredNorm() << endl;
m2map(3) = 7;   // this will change m2, since they share the same array
cout << "Updated m2: " << m2 << endl;
cout << "m2 coefficient 2, constant accessor: " << m2mapconst(2) << endl;
/* m2mapconst(2) = 5; */   // this yields a compile-time error

输出:

m1:   0.68 -0.211  0.566  0.597  0.823
m2: -0.605  -0.33  0.536 -0.444  0.108
Squared euclidean distance: 3.26
Squared euclidean distance, using map: 3.26
Updated m2: -0.605  -0.33  0.536      7  0.108
m2 coefficient 2, constant accessor: 0.536

所有 Eigen 函数都可以接收 Map 对象,就像其他 Eigen 类型一样。但是,当编写自己的 Eigen 类型函数时,这不会自动发生,因为 Map 类型与其 Dense 等效类型不同。

有关详细信息,请参阅编写以特征类型为参数的函数

更改map数组

可以在声明后使用 C++ placement new 语法更改 Map 对象的数组。

// 代码索引 3-10-3-1
int data[] = {
   1,2,3,4,5,6,7,8,9};
Map<RowVectorXi> v(data,4);
cout << "The mapped vector v is: " << v << "\n";
new (&v) Map<RowVectorXi>(data+4,5);
cout << "Now v is: " << v << "\n";

输出:

The mapped vector v is: 1 2 3 4
Now v is: 5 6 7 8 9

不管表面如何,这并没有调用内存分配器,因为语法指定了存储结果的位置。

这种语法可以在不知道映射数组在内存中的位置的情况下声明一个 Map 对象:

Map<Matrix3f> A(NULL);  // don't try to use this matrix yet!
VectorXf b(n_matrices);
for (int i = 0; i < n_matrices; i++)
{
   
  new (&A) Map<Matrix3f>(get_matrix_pointer(i));
  b(i) = A.trace();
}

关于C++ placement new 语法:

C++ placement new 语法形式不同于普通的new操作。例如,普通的new操作使用如下语句A* p=new A;申请空间,而 placement new 操作则使用如下语句A* p=new (ptr)A;申请空间,其中ptr是指定的内存首地址。

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