在C数组中进行按位运算的最有效方法是什么

Question

我有一个C数组,如:

char byte_array[10];

另一个充当面具:

char byte_mask[10];

我想在每个字节上获得另一个数组,该数组是第一个数据加上第二个使用按位运算的结果.

最有效的方法是什么？

谢谢你的回答.

Answer 1

for ( i = 10 ; i-- > 0 ; )
    result_array[i] = byte_array[i] & byte_mask[i];

• 向后移动预加载处理器缓存行.
• 包括比较中的减量可以保存一些指令.

这适用于所有阵列和处理器.但是,如果您知道阵列是字对齐的,则更快的方法是转换为更大的类型并执行相同的计算.

例如,让我们说n=16而不是n=10.然后这会快得多:

uint32_t* input32 = (uint32_t*)byte_array;
uint32_t* mask32 = (uint32_t*)byte_mask;
uint32_t* result32 = (uint32_t*)result_array;
for ( i = 4 ; i-- > 0 ; )
    result32[i] = input32[i] & mask32[i];

(当然你需要一个合适的类型uint32_t,如果n不是2的幂,你需要清理开头和/或结束,以便32位内容对齐.)

变化:这个问题特别要求将结果放在一个单独的数组中,但是在原地修改输入数组几乎肯定会更快.

Answer 2

如果你想让它更快,请确保byte_array的长度是4的倍数(在64位机器上为8),然后:

char byte_array[12];
char byte_mask[12];
/* Checks for proper alignment */
assert(((unsigned int)(void *)byte_array) & 3 == 0);
assert(((unsigned int)(void *)byte_mask) & 3 == 0);
for (i = 0; i < (10+3)/4; i++) {
  ((unsigned int *)(byte_array))[i] &= ((unsigned int *)(byte_mask))[i];
}

这比每字节字节快得多.

(注意,这是就地突变;如果你想保留原始的byte_array,那么你显然需要将结果存储在另一个数组中.)