设计样条函子的更合理方法？

Question

我对样条数据结构做了以下定义：

#[derive(Clone, Debug)]
pub struct BSpline
{
    knots: Vec<f32>,
    control_points: Vec<Vec3>,
    /// Internal helper variable. Used to optimize repetetitive samplings on close
    /// $t$ values.
    last_t_index: usize,
    order: usize,
}

impl BSpline
{
    pub fn sample(&self, t: f32) -> Vec3
    {
        debug_assert!(self.control_points.len() >= self.order);

        let t = f32::clamp(t, self.knots[0], *self.knots.last().unwrap());

        let mut t_index = self.last_t_index;
        while !(t >= self.knots[t_index] && t <= self.knots[t_index + 1])
        {
            t_index = (t_index + 1) % self.knots.len();
        }

        // TODO(low): find a better way than this hack.
        let ptr = &self.last_t_index as *const usize as *mut usize;
        unsafe {
            ptr.write(usize::min(t_index, self.order - 1));
        };
        // Create the cache to compute the pyramid of intermediate evaluations.
        let order = self.order;
        let degree = order - 1;
        let mut evaluation = Vec::new();

        for i in 0..order
        {
            evaluation.push(self.control_points[t_index - degree + i]);
        }

        for l in 0..degree
        {
            for j in ((l + 1)..=degree).rev()
            {
                let alpha = (t - self.knots[t_index - degree + j])
                    / (self.knots[t_index - l + j] - self.knots[t_index - degree + j]);
                evaluation[j] = (1.0 - alpha) * evaluation[j - 1] + alpha * evaluation[j];
            }
        }

        evaluation[degree]
    }
}

请注意，为了使示例方法采用引用而不是可变引用，我需要做绝对可怕的黑客攻击。这当然使得整个数据结构不健全。

黑客攻击的原因：

• 我需要在样条上计算大量微分运算符，这些运算符是通用定义的，将这些运算符定义为采用 FnMut 而不是 Fn 会导致大量多余的克隆，这是有问题的。

• 我需要它很快，我不希望来自互斥体甚至原子布尔检查的开销。

• UnsafeCell 不可克隆。

该代码仅用于单线程代码，在这种情况下应该可以正常工作，但它仍然是一个危险信号。我可以做些什么来改善它吗？

Answer 1

做last_t_index一个Cell<usize>。它提供内部可变性，是Clone可以的，并且没有运行时开销。它通过要求.get()和.set()方法复制该值来实现这一点，但这usize并不重要。