Question

我正在尝试有效地执行以下任务：

INPUT VALUE: 01101011
MASK:        00110010
MASK RESULT: --10--1-
AGGREGATED:  00000101

我希望这些例子清楚地解释我正在努力实现的目标。以非天真的方式做到这一点的最佳方式是什么？

Answer 1

此操作称为compress_right或仅compress，在没有硬件支持的情况下实施起来非常糟糕。来自Hacker's Delight“7-4 Compress，或Generalized Extract”的非天真代码实现此功能

unsigned compress(unsigned x, unsigned m) {
    unsigned mk, mp, mv, t;
    int i;
    x = x & m;    // Clear irrelevant bits.
    mk = ~m << 1; // We will count 0's to right.
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        mp = mk ^ (mk << 1);    // Parallel suffix.
        mp = mp ^ (mp << 2);
        mp = mp ^ (mp << 4);
        mp = mp ^ (mp << 8);
        mp = mp ^ (mp << 16);
        mv = mp & m;     // Bits to move.
        m = m ^ mv | (mv >> (1 << i)); // Compress m.
        t = x & mv;
        x = x ^ t | (t >> (1 << i));   // Compress x.
        mk = mk & ~mp;
    }
    return x;
}

BMI2（在Haswell及更高版本中实现）将具有此操作的指令pext。

如果掩码是常量（或者不是常量但是多次重复使用），则相对明显的优化是预先计算mv在循环期间采用的5个值。 mv的计算不依赖于x，因此可以独立计算，就像这样（与上面的算法完全相同）

mk = ~m << 1;
for (i = 0; i < 5; i++) {
    mp = mk ^ (mk << 1);
    mp = mp ^ (mp << 2);
    mp = mp ^ (mp << 4);
    mp = mp ^ (mp << 8);
    mp = mp ^ (mp << 16);
    mv = mp & m;
    mask[i] = mv;
    m = m ^ mv | (mv >> (1 << i));
    mk = mk & ~mp;
}

看起来仍然很复杂，但这里的所有内容都是常量，所以可以预先计算（如果编译器不能这样做，那么你可以，只需运行它然后粘贴结果进入代码）。代码的“真实部分”，实际上必须在运行时运行的代码是：

x = x & m;
t = x & mask[0];
x = x ^ t | (t >> 1);
t = x & mask[1];
x = x ^ t | (t >> 2);
t = x & mask[2];
x = x ^ t | (t >> 4);
t = x & mask[3];
x = x ^ t | (t >> 8);
t = x & mask[4];
x = x ^ t | (t >> 16);

（这也是Hacker's Delight，格式有点不同）

许多情况可能更简单，例如：

如果m = 0，则结果为0。
如果m = -1，则结果为x。
如果m = 1，则结果为x & 1。
如果m = ((1 << n) - 1) << k，则结果为(x >> k) & m。
如果m = 0x80000000，则结果为x >> 31。
如果m是2的另一个幂，则结果为(x >> numberOfTrailingZeros(m)) & 1
如果m是交替的，则可以使用“完美的非洗牌算法”。
如果m由几个“组”组成，则可以使用“位组移动”算法（即屏蔽组，将其移位（或先移位，屏蔽秒）或所有移位组虽然存在更复杂的方法，但这可能是实践中最重要的案例。
...

例如，您问题中的掩码会出现在“位组移动”的情况下，代码如下：

return ((x >> 1) & 1) | ((x >> 3) & 6);

掩码和聚合位

1 个答案: