Question

在我的项目中，我需要AND两个大小为40字节（320位）的二进制数组，然后在C ++中计算设置位数。我找到了一些算法来做这个，但我想知道在c ++中实现它的最快方法是什么。我的意思是什么c ++数据类型是正确的？（unsinged char *，unsigned int 32，u_int64，...）。我知道很多算法都兼容32位整数，尽管我的数组大小是40字节。

此链接中描述的算法如何： Fast Bit Counting Techniques哪一个更快？

const类型更好还是没有区别？

非常感谢任何帮助。

Answer 1

这是一个版本，它同时通过4个字节的数组，需要10次迭代：

uint32_t *arr1_int = (uint32_t*) arr1;
uint32_t *arr2_int = (uint32_t*) arr2;
int i;
int bits_set = 0;

for (i = 0; i < 10; i++) {
    uint32_t v = arr1_int[i] & arr2_int[i];

    /* http://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html#CountBitsSetParallel */
    v = v - ((v >> 1) & 0x55555555);                   
    v = (v & 0x33333333) + ((v >> 2) & 0x33333333);    
    bits_set += ((v + (v >> 4) & 0xF0F0F0F) * 0x1010101) >> 24;
}

使用编译器内在函数，使用现代CPU可以更快地完成此操作。例如，在带有Visual C ++的64位CPU上：

#include <intrin.h>

__int64 *arr1_int = (__int64*) arr1;
__int64 *arr2_int = (__int64*) arr2;
int bits_set = 0;

/* 40 / 8 bytes == 5 iterations */
bits_set += __popcnt64(*arr1_int++ & *arr2_int++);
bits_set += __popcnt64(*arr1_int++ & *arr2_int++);
bits_set += __popcnt64(*arr1_int++ & *arr2_int++);
bits_set += __popcnt64(*arr1_int++ & *arr2_int++);
bits_set += __popcnt64(*arr1_int++ & *arr2_int++);

但是这一切都考虑到了性能，如果你只是想要一些可读的代码，那肯定与Rob建议的一致。

Answer 2

我的意思是什么c ++数据类型适当？

std::bitset<320>。

你提出的任何算法都应该在速度和方便性上与这一算法进行比较：

std::bitset<320> first;
std::bitset<320> other;

// twiddle bits here ...

std::bitset<320> and_result(first & other);
std::size_t number_of_bits(and_result.count());

如果替代方案的速度要快得多，只需使用上述代码即可。它将清楚地表达您的意图，并将在以后避免维护问题。

Answer 3

像这样简单的事情应该足够快：

const uint8_t LUT[256] = { 0, 1, 1, 2, ..., 8 }; // pop count LUT for bytes

int count_bits(const uint8_t *a1, const uint8_t *a2, int n)
{
    int count = 0;

    for (int i = 0; i < n; ++i)
    {
        count += LUT[a1[i] & a2[i]];
    }
    return count;
}

每个字节有三个加载和两个ALU操作，即用于40字节用例的120个加载和80个ALU操作。

试一试，对其进行分析，如果速度不够快，那么您可以查看可能更快的更复杂的解决方案。

C ++快速有效地在40字节数组上执行bit_count和AND操作的方法

3 个答案: