Question

我需要一个96位长的结构，我可以将自定义位字段放入其中。字段的长度遍布各处，8，3，26，56。重要的是它们保持这些精确的长度（有一个例外，见下文）。

我看到了将数据连接到单个紧凑字段的多种方法：std::bitset，struct s（连续保持字段），当然只使用int s。但是：

bitset方法存在问题，因为操作需要非常快速地执行：bitset不提供立即在整个范围(x..y)范围内设置范围(0..96)的方法，用一个原子操作。如果我要循环设置个别位，该死的。
由于this长度限制，struct方法存在问题。
int方法存在问题，因为int64_t不够长。我当然可以使用int32_t，但请参见下文。

显而易见的一个解决方案是将56 + 8字段放入int64_t，其余字段放入int32_t。这里的问题是56 - 长字段是唯一一个事实上可能在后期开发中减少的字段，这意味着我将在int64_t中有一些备用位，有些{ {1}}中的{1}}备用位。

是否有任何方法可以尽可能紧凑地存储这些内容（从代码的角度来看），同时仍然可以通过屏蔽访问广泛的区域（与32 - (26 + 3) = 3不同）？

Answer 1

好的，你有一个经典的尺寸与速度的情况。我要问，这是一种每一点都重要的情况吗？如果没有使用几个位，这是一件大事吗？我的C编码器喜欢3个32位值的数组，或者64位32位值的方法。我的优化器不喜欢这样的事实：96位数据结构不是完全缓存友好的，而是填充到128位，或者至少不能跨越4字节边界访问。

使用64位值（取决于您的目标平台）允许在1条指令中屏蔽整个56位条目，而32位版本至少需要2条操作。但是，如果你可以将该值降低到32位（或高达64位），那么，如果在64位地址边界上保留64位值，则根本不需要屏蔽和全速。一些目标将允许您以惩罚方式访问数据，而其他目标实际上会抛出异常。

最安全的方法是3个32位值的数组。您的对齐是有保证的，只要您没有与位域跨越32位边界，数学就可以保持简单，并且它将是最便携的。如果你必须跨越边界，你将通过额外的掩蔽和移动来获得速度。但是，这是一个大问题，你真的，真的确定访问这些数据是速度问题吗？您手头有个人资料显示这是一个瓶颈吗？如果没有，我只需要使用bitfield C ++解决方案并将其称为好。更安全，更容易使用几乎总是一个胜利。

Answer 2

uint32_t bits[3];

有一个POD类型的96位，您可以根据自己的喜好进行搜索。

当然，如果你想要速度，很可能不使用单个位字段会加快速度。但是如果你做想要在这个级别打包你的数据，并且std::bitset接口太过限制，我就会使用一个简单的数组。

Answer 3

正如我在评论中所说，使用bitset，它拥有您需要的所有二元运算符，例如：

std::bitset<96> foo(0xFF1); // set bit 1 & bits 5-12

// to test
std::bitset<96> mask(0xFF0); // are bits 5-12 set?
// test, yes the global & operator will create a temporary
if ((mask & foo) == mask)
{
  // do stuff...
}

具有非八位位组对齐子场的96位长位域

3 个答案: