在内存中排序值时重新分配的最有效方法？

Question

我分配了 32 字节的连续内存（使用 malloc）来保存八个连续的 32 位值。在这块内存上执行了某些任务后，值的布局如下：

+---+---+---+---+---+---+---+---+
| d |   |   |   |   | a | b | c |
+---+---+---+---+---+---+---+---+

注意到有一个洞吗？这些值不再需要并且可以忽略。该孔将始终是主分配大小的一半，并且始终是连续的。

在重新分配这块内存的同时将值重新排序为这样的最有效和最快的方法是什么？

+---+---+---+---+
| a | b | c | d |
+---+---+---+---+

任何建议都会很有帮助。

Answer 1

uint32_t *values;
if(offset == 0)
{
    values[0] = values[4];
    values[1] = values[5];
    values[2] = values[6];
    values[3] = values[7];
}
else if(offset == 1)
{
    values[3] = values[0];
    values[0] = values[5];
    values[1] = values[6];
    values[2] = values[7];
}
else if(offset == 2)
{
    values[2] = values[0];
    values[3] = values[1];
    values[0] = values[6];
    values[1] = values[7];
}
else if(offset == 3)
{
    values[3] = values[2];
    values[2] = values[1];
    values[1] = values[0];
    values[0] = values[7];
}

我知道，一个非常“愚蠢”的解决方案。
但所有内容都包含一个带有可变参数的 memmove
对我来说，在速度方面不会接近任何地方（和模......嗯，是的。）

Answer 2

假设整个数组中有偶数个 32 位值（并且 8 是偶数），如下所示应该可以：

#include <string.h>
#include <stdint.h>

#include <stdio.h>

void re_sort_buffer(uint32_t *arr, size_t head_len, size_t hole_len, size_t tail_len) {
    memmove(arr+hole_len-head_len, arr, head_len*sizeof *arr); // see below
    memcpy(arr, arr+head_len+hole_len, tail_len*sizeof *arr);
}

int main(void) {
    uint32_t test[] = { 'b', 'c', 'd', '*', '*', '*', '*', 'a' };
    re_sort_buffer(test, 3, 4, 1);
    for(size_t i=0; i < 3+4+1; ++i) printf("'%c' ", test[i]);
    putchar('\n');
}

输出：

'a' 'b' 'c' 'd' '*' '*' '*' 'a' 

您可能想硬编码re_sort_buffer 的某些参数或传递不同的参数等。

如果 hole_len - head_len ≥ head_len（等效地，如果 hole_len÷2（在您的情况下 2）≥ head_len），则可以通过使用 memcpy 来避免使用 memmove；否则，我看不到更好的方法。在这种情况下，也许最好使用临时缓冲区；我认为，进一步的一切都将是特定于平台的。

HTH

Answer 3

我会编写尽可能简单的代码，使编译器易于优化。一个好的编译器（甚至是一个糟糕的编译器，TBH）比我更有机会为正在使用的平台提供最快的程序集。

因此，例如（为简洁起见，排除了 malloc/realloc 错误检查）：

uint32_t *buf = malloc(32);

// your operations here

buf[3] = buf[0];
buf[0] = buf[5];
buf[1] = buf[6];
buf[2] = buf[7];

// optional obviously, waste of time if that 16 bytes isn't a dealbreaker
buf = realloc(buf, 16);     

Answer 4

根据 mafso 的回答，我使用一个 memmove 和一个 memcpy 结束了这个解决方案。

开始：

+---+---+---+---+---+---+---+---+
| d |   |   |   |   | a | b | c |
+---+---+---+---+---+---+---+---+

memmove 右边的第一个元素：

+---+---+---+---+---+---+---+---+
| d |   |   | d |   | a | b | c |
+---+---+---+---+---+---+---+---+

memcpy 结束元素到开始：

+---+---+---+---+---+---+---+---+
| a | b | c | d |   | a | b | c |
+---+---+---+---+---+---+---+---+

然后将realloc缩短：

+---+---+---+---+
| a | b | c | d |
+---+---+---+---+

简单且配置文件非常快。