大量字节的位操作

Question

使用简单的文件加密/解密进行一些练习，目前只是读取一堆字节并一次对每个字节执行适当的位操作，然后将它们写入输出文件。

这种方法似乎很慢。例如，如果我想要将每个字节的XOR异或0xFF，我会遍历每个字节并将XOR循环0xFF，而不是做一些魔术，并且每个字节都快速异或。

是否有更好的方法来执行位操作而不是一次执行一个字节？

Answer 1

使用numpy中的bitwise array operations可能是您正在寻找的。

Answer 2

无论如何，似乎每个字节必须是

• 从内存中读取，
• 以某种方式修改，
• 写回记忆。

你可以通过一次操作多个字节来节省一点时间（没有双关语），例如通过对4或甚至8个字节的整数执行XOR运算，从而划分与循环管理相关的开销，粗略，系数为4或8，但这种改进可能不会对整个算法产生显着的提升。

通过读取表中预先计算的值来替换CPU /语言的“本机”位操作（XOR，移位，旋转等），可以找到其他改进。但请注意，这些原生操作通常都是相当优化的，您必须非常勤奋地在外部设计等效操作，并精确测量这些操作的相对性能。

编辑：糟糕，我刚刚注意到[Python]标记，还有另一个响应中对numpy的引用。
请注意......虽然Numpy按位数组建议似乎是合理的，但这一切都取决于手头问题的实际参数。例如，在排列numpy的按位函数隐含的底层数组时可能会浪费相当多的时间。 请参阅此Stack Overflow question，这似乎非常相关。在专注于XOR操作的同时，这个问题为改进循环等和一般的分析提供了相当多的可操作提示。