一般获取指向多维 C++ 数组第一个元素的指针

Question

如果我想设置一个指向多维 C++ 数组的第一个元素的指针，我可以轻松做到：

double arr[2][3][4];
double *p;
p = &arr[0][0][0];

如何对任意等级的数组执行此操作？接收多维数组引用的函数可以写成如下：

template <typename T, unsigned N>
void receive(T (&a)[N]) {}

C++11std::remove_all_extents类模板可用于获取数组的（最深的）元素类型。receive这可以帮助构建using的修改版本的返回类型typename std::remove_all_extents<T>::type *。但是返回值应该如何创建呢？

以下解决方案使用reinterpret_cast. 这大概会被有效地执行，但我不喜欢reinterpret_cast对类型系统的规避。

template <typename T, unsigned N>
typename std::remove_all_extents<T>::type *
to_ptr1(T (&a)[N])  { return reinterpret_cast<
                               typename std::remove_all_extents<T>::type *
                             >(&a); }

或者，以下解决方案使用递归，并且虽然类型系统仍然强大，但递归可能会引入额外的指令。

template <typename T> T *to_ptr2(T &a)  { return &a; }

template <typename T, unsigned N>
typename std::remove_all_extents<T[N]>::type *
to_ptr2(T(&a)[N])  { return to_ptr2(*(&a[0])); }

一般如何获取多维数组第一个元素的地址？是否有零开销的强类型解决方案？

Answer 1

#include <iostream>
#include <type_traits>    

template<size_t Rank>
struct deref_n
{
    template<typename T>
    auto operator()(T& ptr) -> decltype(deref_n<Rank-1>()(*ptr))
    {
        return deref_n<Rank-1>()(*ptr);
    }
};

template<>
struct deref_n<0>
{
    template<typename T>
    T& operator()(T& val)
    {
        return val;
    }
};

template<typename T>
auto first_element(T& val) -> decltype(deref_n<std::rank<T>::value>()(val))
{
    return deref_n<std::rank<T>::value>()(val);
}


int main()
{
    int x[10][20][30] = {};
    first_element(x) = 777;             // this gives me a reference to x[0][0][0]
    std::cout << x[0][0][0] << '\n';
}