允许在 D 中进行 [i] 和 .xyz 操作的快速向量结构？

Question

我想在 D 中创建一个向量结构，其工作方式如下：

vec u, v;
vec w = [2,6,8];
v.x = 9; // Sets x
v[1] = w.y; // Sets y
u = v; // Should copy data

稍后我还想添加诸如 u = v * u 等内容。但现在上面的内容就可以了。
这就是我已经走了多远：

struct vec3f
{
    float[3] data;
    alias data this;
    @property
    {
        float x(float f) { return data[0] = f; }
        float y(float f) { return data[1] = f; }
        float z(float f) { return data[2] = f; }
        float x() { return data[0]; }
        float y() { return data[1]; }
        float z() { return data[2]; }
    }
    void opAssign(float[3] v)
    {
        data[0] = v[0];
        data[1] = v[1];
        data[2] = v[2];
    }
}

现在这几乎使它按照我想要的方式工作，但我非常不确定这是否“正确”。 opAssign() 是否应该返回一些值？

我也想知道这是否真的那么快？我是否尝试添加 alias data[0] x; 等，但这不起作用。有什么想法吗？或者这就是“如何做到的”？也许编译器足够聪明，可以找出属性函数或多或少是别名？

Answer 1

总的来说，这看起来相当合理。出于分配链的目的，opAssign 应该返回 v。但是，在实践中，这经常被忽视，并且可能会导致性能下降（我不知道）。与 D1 不同，您可以从 D2 中的函数返回静态数组。

就性能而言，最好的思考方式是在装配级别。假设启用了内联，x() 几乎肯定会被内联。静态数组直接存储在结构中，无需额外的间接层。指令return data[0];将导致编译器生成从结构体开头的偏移量读取的代码。该偏移量将在编译时已知。因此，调用 x() 很可能会生成完全相同的汇编指令，就好像 x 实际上是公共成员变量一样。

不过，另一种可能性是使用匿名联合和结构：

struct vec3f
{
    union {
        float[3] vec;

        struct {
            float x;
            float y;
            float z;
        }
    }

    alias vec this;  // For assignment of a float[3].

}

请注意，尽管 alias this 目前存在相当多的错误，并且除非您愿意，否则您可能不应该使用它提交一些错误报告。

Answer 2

您可以使用 opDispatch 进行任意深度的调配。我还建议根据大小和类型对向量结构进行模板化。这是我的比较版本： tools.vector ( D1，所以 swizzling 有点麻烦）。

Answer 3

您可以在 opAssign 中使用数组操作一次性复制整个数组：

data[] = v[];

Answer 4

@property
    {
        float x(float f) { return data[0] = f; }
        float y(float f) { return data[1] = f; }
        float z(float f) { return data[2] = f; }
        float x() { return data[0]; }
        float y() { return data[1]; }
        float z() { return data[2]; }
    }

为什么是属性？

我建议删除这些行并将 x、y 和 z 设为公共字段。
这也将提高非内联模式下的性能。无论如何，您可以使用 union 来获得 data[3] 数组。