将 7 位值转换为字节的最快方法

Question

我需要以 C 语言中最快的方式将 112 位（16 字节）的 7 位值变量（它们以字节接收但 MSb 必须丢弃）转换为 14 字节。

所以基本上，我需要做的是把接收到的第一个字节的前 7 位移到左边，然后把第二个字节的第 7 位放在第一个字节中存储在位位置 0 所以我会在第一个字节中获得接收到的第一个字节的 7 位加上第二个字​​节的第 7 位。然后我将不得不对其余部分做同样的事情。

我能想到的第一个方法是：

byteToStore [0] = 1 << byteReceived[0] + byteReceived[1] & 1; 
byteToStore [1] = 2 << byteReceived[1] + byteReceived[2] & 3; 
byteToStore [2] = 3 << byteReceived[2] + byteReceived[3] & 7; 

等等。

此外，如果可以使用 for 循环轻松制作，那就太好了。我可以用我的方法使用 for 循环，但它不会那么“干净”。

谢谢。

Answer 1

您想将相邻字节中的一些位打包到一个字节中。这可以通过将左字节的最低 7 位与右字节的最低 7 位相结合来实现：

void pack(const uint8_t in[16], uint8_t out[14])
{
    out[ 0] = (in[ 0] & 0x7f) << 1 | (in[ 1] & 0x7f) >> 6;
    out[ 1] = (in[ 1] & 0x7f) << 2 | (in[ 2] & 0x7f) >> 5;
    out[ 2] = (in[ 2] & 0x7f) << 3 | (in[ 3] & 0x7f) >> 4;
    out[ 3] = (in[ 3] & 0x7f) << 4 | (in[ 4] & 0x7f) >> 3;
    out[ 4] = (in[ 4] & 0x7f) << 5 | (in[ 5] & 0x7f) >> 2;
    out[ 5] = (in[ 5] & 0x7f) << 6 | (in[ 6] & 0x7f) >> 1;
    out[ 6] = (in[ 6] & 0x7f) << 7 | (in[ 7] & 0x7f) >> 0;

    out[ 7] = (in[ 8] & 0x7f) << 1 | (in[ 9] & 0x7f) >> 6;
    out[ 8] = (in[ 9] & 0x7f) << 2 | (in[10] & 0x7f) >> 5;
    out[ 9] = (in[10] & 0x7f) << 3 | (in[11] & 0x7f) >> 4;
    out[10] = (in[11] & 0x7f) << 4 | (in[12] & 0x7f) >> 3;
    out[11] = (in[12] & 0x7f) << 5 | (in[13] & 0x7f) >> 2;
    out[12] = (in[13] & 0x7f) << 6 | (in[14] & 0x7f) >> 1;
    out[13] = (in[14] & 0x7f) << 7 | (in[15] & 0x7f) >> 0;
}

虽然每个块都有一个清晰的模式，但在没有循环的情况下编写代码可能会更快，因为循环控制和移位算法不会花费任何时间。可以通过预先计算已删除所有最高有效位的辅助输入数组来加速代码，因此您不必为每个位提取最低 7 位 (x & 0x7f) 两次。 （最后一次右移 0 没有任何作用，但编译器会将其优化掉。我保留它是为了对称。）