c# 嵌套结构中的数组

Question

我正在尝试用 C# 构建一个模拟。 我想将模型本身作为一个结构来处理。模型内部有很多元素(我将它们称为单元格，考虑到元素也指我程序中的化学元素，这很令人困惑) 每个 cel 都是一个结构。里面的数据类型之一是 float 组。

下面是我写的代码:

struct Model
{
    //model consists of an array of cells
    public Cel[] cel = new Cel[100];

    public Model() { }
}
struct Cel
{
    public float[] n = new float[3];
    public Cel() { }
}


class Programs
{
    static int Main()
    {
        Model model = new Model();

        model.cel[1].n[1] = 0.2f;
        Console.WriteLine(model.cel[1].n[1]);

        //prevent console from closing
        Console.ReadLine();

        return 0;
    }
}

当我运行它时，它会编译，但会给出一条消息: System.NullReferenceException:“对象引用未设置为对象的实例。” model.cel[].n 为空。在第 24 行 model.cel[1].n[1] = 0.2f;

我认为这是执行此操作的合乎逻辑的方式，并且希望有一个解决方案使其发挥作用。 如果这不是这样做的方法，有人可以指出我正确的方向吗？

感谢您的帮助。

Answer 1

数组创建不会初始化数组内部的每个元素——它们都是默认值；你可以做这样的事情:

    public Cel[] cel;

    public Model() {
        cel = new Cel[100];
        for (int i = 0; i < cel.Length; i++)
        {
            cel[i] = new Cel();
        }
    }

手动初始化每个，但是...老实说，我不确定这是一个很好的结果。特别是，在 Cel 结构中包含 3 个谨慎的 float 字段而不是 float[3] 将是一种更典型的实现，可能会使模型一个类。您通常还应该对公共(public)字段和可变结构非常谨慎。

可能是这样的:

sealed class Model
{
    //model consists of an array of cells
    private readonly Cel[] cel = new Cel[100];

    public ref Cel this[int index] => ref cel[index];
}
readonly struct Cel
{
    public float X { get; }
    public float Y { get; }
    public float Z { get; }
    public Cel(float x, float y, float z)
    {
        X = x;
        Y = y;
        Z = z;
    }

    public Cel WithX(float x) => new Cel(x, Y, Z);
    public Cel WithY(float y) => new Cel(X, y, Z);
    public Cel WithZ(float z) => new Cel(X, Y, z);
}
class Programs
{
    static int Main()
    {
        Model model = new Model();

        ref var cel = ref model[1];
        cel = cel.WithY(0.2f);

        Console.WriteLine(model[1].Y);

        //prevent console from closing
        Console.ReadLine();

        return 0;
    }
}

---

或使用固定缓冲区和跨度破解:

using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Runtime.InteropServices;

sealed class Model
{
    //model consists of an array of cells
    private readonly Cel[] cel = new Cel[100];

    public ref Cel this[int index] => ref cel[index];
}
unsafe struct Cel
{
    private fixed float n[3];
    public float X => n[0];
    public float Y => n[1];
    public float Z => n[2];
    public Span<float> N
    {
        get
        {
            fixed (float* ptr = n)
            {
                return MemoryMarshal.CreateSpan(ref Unsafe.AsRef<float>(ptr), 3);
            }
        }
    }
    public Cel(float x, float y, float z)
    {
        fixed (float* ptr = n)
        {
            ptr[0] = x;
            ptr[1] = y;
            ptr[2] = z;
        }
    }

    private Cel(in Cel from, int index, float value)
    {
        this = from;
        n[index] = value;
    }

    public Cel WithX(float x) => new Cel(this, 0, x);
    public Cel WithY(float y) => new Cel(this, 1, y);
    public Cel WithZ(float z) => new Cel(this, 2, z);
}
class Programs
{
    static int Main()
    {
        Model model = new Model();

        ref var cel = ref model[1];
        cel = cel.WithY(0.2f);

        Console.WriteLine(model[1].Y);

        Console.WriteLine();
        foreach (var val in model[1].N) // and iterate via span
        {
            Console.WriteLine(val);
        }

        //prevent console from closing
        Console.ReadLine();

        return 0;
    }
}