BigInt和间接:对于小值,在指针上使用指针算法实现BigInt是否可行?

时间:2014-06-09 16:58:58

标签: pointers data-structures

我假设一种语言实现允许您将指针视为整数,包括对它们执行标准算术。如果由于硬件限制这是不现实的,请告诉我。如果编程语言通常没有这么强大的指针算法,但在实践中是可行的,那么我仍然想知道这种实现BigInt的方法是否可行。

我没有任何低级别的经验 - 例如,使用指针编程 - 编程,因此我在下面的许多假设可能都是错误的。


问题:据我所知,实现BigInt - 任意精度/大小整数 - 可能是由动态的整数数组完成的,它会根据需要增长。然后,数据结构可以表示为指向整数数组的指针。但是,假设指针是一个整数,就像数组中的那个,并且可以对该指针进行指针运算,那么通过简单地使用该指针来表示BigInt的值是否可行?然后可以避免小整数值的间接。

由于指针可能是指向整数数组的内存地址的实际指针,因此您必须知道应将其视为指针或整数值。特别是因为它的作用是通过BigInt的生命周期。假设如果指针实际上是指针则将最高有效位设置为1来执行此操作,否则为0。就整数而言,这看起来很简单:在对它做任何事情之前检查是否设置为1。如果不是,那就特别做一些算法,看它是否有溢出,如果有的话,做适当的事情。

但这有一个问题:指针是否使用其全范围指向内存地址?如果是这样,那么似乎没有任何方法可以使用任何位模式来区分整数和指针:每个位模式都是潜在的存储器地址。将指针表示为有符号整数似乎是合理的,但在我看来,如果使得实现更简单,它们也可以表示为无符号整数。

所以,如果指针已签名;那么你似乎无法使用指针是整数,为此目的。如果是这样,将BigInt表示为具有两个成员的结构(或记录,如果需要),是否可行(即:与备选方案相比有效);指向数组的指针和BigInt的值很小时使用的整数?如果指向数组的指针为null,则使用整数。如果没有,请使用指向数组的指针并忽略结构中的int。这使得一个更“膨胀”的数据结构,但它有时可能有助于避免间接,假设您不需要指向此结构的指针并可以将其作为值传递。

另一个问题:这是否在实践中完成?

1 个答案:

答案 0 :(得分:5)

在32位机器上,指针的低两位几乎总是0,因为地址是32位对齐的。同样,在64位机器上,低三位将为0.

您可以使用此事实来使用指针的 least - 显着位来标记它是否为数字。一个简单的选择是将LSB设置为1(如果它是数字),如果它是指针则设置为0。执行算术计算时,首先检查LSB以查看是否有指针或整数。如果它为1,则算术右移数字超过一位以获得实数整数值,然后在计算中使用该值。如果它为0,则只需按指向表示的指针即可。

您可以想象使用2或3位空间来编码更多可能的表示。例如,您可以使用整数,指向固定大小缓冲区的指针或指向可变大小缓冲区的指针,使用空闲指针位来编码您碰巧遇到的情况。

希望这有帮助!