昨天,在一次访谈中,我被要求测试一个数字中的第5位(测试它是否开启和关闭)以及下面我是如何做到的.
int number = 16;
int mask = 1<<5;
if ((number & mask) == 0)
printf("Bit is off");
else
printf("its on");
但他随后要求我优化这段代码并不使用这个特殊的掩码.
所以我的问题是我在这段代码中可以使用的其他掩码？
也许面试官想看看你对一个简单挑战的反应.或者只是想知道你是否真的了解C,并坚持自己的立场？也许面试官想知道你是否知道非零是真的,因此测试你对C的理解深度？或者也许你是否可以在头脑中做二进制到十六进制？
恕我直言,面试是关于很多比代码更多.它们做起来很昂贵.我总是试图给人一个清晰的印象,通过书面沟通,甚至通过电话很难做到.毕竟,其中一些人将与新兵一起工作!
最紧凑,可能最快的可能是:
int number = 16; // is this really what they gave?
printf((number & 0x20)?"its on":"Bit is off"); // did they mean 5th or bit 5?
编辑:
我编写了原始方法和我的替代方案,并为ARM Coretx-M3/4编译了它(这是我目前正在编写的处理器).它是用-O3编译的.然后我反汇编每个编译文件(使用objdump)来获取汇编程序.我是这样做的,因为输出gcc -S很大; 这包括汇编器和链接器的大量额外信息,这使得查找代码变得更加困难.
我用dummy_printf替换了printf以避免#including stdio.h,这增加了更多的噪音.dummy_printf与printf不完全相同,只需要一个参数,但它会使输出保持简短:-)
源(附加所有7个文件以使其更易于阅读)位于:http: //pastebin.com/PTeApu9n
得到的objdump连接输出(对于每个.o)位于:http: //pastebin.com/kHAmakE3
如您所见,原始编译为:
void original_bit5(int number) {
int mask = 1<<5;
if ((number & mask) == 0)
0: f010 0f20 tst.w r0, #32
4: d005 beq.n 1a <original_bit5+0x1a>
dummy_printf("Bit is off");
else
dummy_printf("its on");
6: f240 0000 movw r0, #0
a: f2c0 0000 movt r0, #0
e: f7ff bffe b.w 0 <dummy_printf>
void original_bit5(int number) {
int mask = 1<<5;
if ((number & mask) == 0)
dummy_printf("Bit is off");
12: f240 0000 movw r0, #0
16: f2c0 0000 movt r0, #0
1a: f7ff bffe b.w 0 <dummy_printf>
1e: bf00 nop
我认为对dummy_printf的调用是使用尾调用链接,即dummy_printf不会返回此函数.效率很高!
没有函数入口代码,因为前四个函数参数在寄存器r0-r3中传递.
您无法在r0中看到正在加载的两个字符串的地址.那是因为这没有联系.
你可以看到:
int mask = 1<<5;
if ((number & mask) == 0)
编译为:
0: f010 0f20 tst.w r0, #32
4: d005 beq.n 1a <original_bit5+0x1a>
所以1<<5和(... == 0),是编译器的指令更为直接和有效的顺序.有一个分支到适当的dummy_printf调用.
我的代码编译为:
void my_bit5(int number) {
dummy_printf((number & 0x20)?"its on":"Bit is off");
0: f240 0200 movw r2, #0
4: f240 0300 movw r3, #0
8: f010 0f20 tst.w r0, #32
c: f2c0 0200 movt r2, #0
10: f2c0 0300 movt r3, #0
14: bf14 ite ne
16: 4610 movne r0, r2
18: 4618 moveq r0, r3
1a: f7ff bffe b.w 0 <dummy_printf>
1e: bf00 nop
这似乎也得到尾调用优化,即没有从这个函数返回,因为不需要一个,dummy_printf的返回将直接返回main()
你看不到的是两个寄存器,r2和r2将包含两个字符串的地址.那是因为这没有联系.
如您所见,有一个条件执行指令'ite',它将寄存器r2或寄存器r3加载到参数寄存器r0中.所以这段代码中没有分支.
对于带流水线的简单处理器,这可能非常有效.在简单的流水线处理器上,分支可能会导致"管道"停顿,同时清除管道的某些部分.这因处理器而异.所以我假设gcc已经做对了,并且生成了比执行分支更好的代码序列.我没有检查过.
在伦丁的激励下,我想出了这个:
void union_bit5(int number) {
union { int n; struct { unsigned :5; unsigned bit :1; }; } tester;
tester.n = number;
if (tester.bit)
dummy_printf("Bit is on");
else
dummy_printf("its off");
}
它没有明确地包括掩码或位移.它几乎肯定是编译器依赖的,你必须测试它以确保它的工作(glerk! - (
ARM的gcc生成相同的代码(bne vs beq,但可以调整)作为OP的解决方案,因此没有优化,但它删除了掩码:
void union_bit5(int number) {
union { int n; struct { unsigned :5; unsigned bit :1; }; } tester;
tester.n = number;
if (tester.bit)
0: f010 0f20 tst.w r0, #32
4: d105 bne.n 1a <union_bit5+0x1a>
dummy_printf("Bit is on");
else
dummy_printf("its off");
6: f240 0000 movw r0, #0
a: f2c0 0000 movt r0, #0
e: f7ff bffe b.w 0 <dummy_printf>
void union_bit5(int number) {
union { int n; struct { unsigned :5; unsigned bit :1; }; } tester;
tester.n = number;
if (tester.bit)
dummy_printf("Bit is on");
12: f240 0000 movw r0, #0
16: f2c0 0000 movt r0, #0
1a: f7ff bffe b.w 0 <dummy_printf>
1e: bf00 nop
物有所值:
(number & 0x20)? dummy_printf("its on") : dummy_printf("Bit is off");
ARM的gcc生成与OP完全相同的代码.它生成分支,而不是条件指令.
摘要:
...?...:...运算符可以编译为不涉及ARM Cortex-M3/4上的分支的代码,但也可以生成正常的分支指令.我要补充一点,恕我直言,与一点测试相比,做一个printf的成本是如此巨大,担心优化一点测试的问题太小了; 它失败了阿姆达尔定律.比特测试的适当策略是确保使用-O3或-Os.
如果你想做一些有点不正常的事情(特别是对于这样一个微不足道的问题),但可能会让采访者想到的不同,那就为每个字节值创建一个查找表.(我不指望它会更快......)
#define BIT5(val) (((val)&0x20)?1:0)
const unsigned char bit5[256] = {
BIT5(0x00),BIT5(0x01), BIT5(0x02),BIT5(0x03),
BIT5(0x04),BIT5(0x05), BIT5(0x06),BIT5(0x07),
// ... you get the idea ...
BIT5(0xF8),BIT5(0xF9), BIT5(0xFA),BIT5(0xFB),
BIT5(0xFC),BIT5(0xFD), BIT5(0xFE),BIT5(0xFF)
};
//...
if (bit5[(unsigned char)number]) {
printf("its on");
} else {
printf("Bit is off");
}
如果在例如外围寄存器中存在某些复杂的位模式(这需要转换为决策或开关),则这是一种方便的技术.它也是O(1)
你可以将两者结合起来! - )