位运算计算奇偶校验的最快方法是什么？答案

【问题标题】：What is the fastest way for bit operations to calculate a parity?位运算计算奇偶校验的最快方法是什么？
【发布时间】：2011-05-11 15:41:42
【问题描述】：

我的解决方案：（对于输入块的每一位，都有这样一行）

*parity ^= (((x[0] >> 30) & 0x00000001) * 0xc3e0d69f);

所有类型都是 uint32。此行获取输入 x 的第二位，将其移至 LSB 并将所有其他位设置为零。然后，将 32 位奇偶校验与为该位设置的相应奇偶校验进行异或。

我发现这种乘法解决方案是执行此条件异或的最快方法。有更快的方法吗？

【问题讨论】：

你在说什么语言/处理器？
您要计算奇偶校验的块有多大？乘以 0xc3e0d69f 的意义何在？
我说的是 C++。数据块是 256 位（因此 uint32 x[0..7]。奇偶校验是 32 位（存储在 uint32 中）。对于输入的每个设置位，奇偶校验字段都会应用一个特定的 XOR-Mask（并行实现） LFSR)。

【解决方案1】：

See here 用于计算单词、字节等奇偶校验的一些巧妙技巧

【讨论】：

【解决方案2】：

我不完全明白你的意思是什么奇偶校验，但是如果这行代码做你想要的，它可能会得到改进。

一般规则：对于 x in {0, 1} x * N == -x & N

这是因为 -x 表示 0 表示所有位都重置，而 1 表示 -1 表示所有位都已设置。

所以原来的代码行可以改写为：

*parity ^= (-((x[0] >> 30) & 0x00000001) & 0xc3e0d69f);

在许多微处理器上，哪两个运算的计算时间比乘法要短，但您应该检查一下。

代码也可以利用带符号的右移

*parity ^= (((int32_t)x[0] << 1 >> 31) & 0xc3e0d69f);

首先将第 30 位移位到第 31 位，即符号位，然后在所有其他位上扩展符号位，因为大多数机器上的右移充当地板（x / 2^N），因此用符号位（abc...yz>>3 == aaaabc...yz）填充移位的位。

但这些技巧在 C 标准中被描述为 未定义的行为，因此不可移植。小心使用它们。

【讨论】：

【解决方案3】：

某些处理器会为您执行此操作。请参阅 x86 的 parity flag。

【讨论】：

【解决方案4】：

如果我正确理解了这个问题，那么你就是在做

for (i = 0; i < 32; i++)
    *parity ^= (((x[0] >> i) & 1) * SOME_CONST[i]);

如果是这样，最好使用查找表：

for (i = 0; i < 4; i++)
    *parity ^= PARITY_LUT[i][ (x[0] >> (i*8)) & 0xFF];

它将花费 256kb，但会更快。

【讨论】：

【解决方案5】：

奇偶校验计算任务相当于一个计数。它也称为“计数集位”、“人口连续”或简称为人口计数。一些处理器有有效的指令来计算它（POPCNT，VCNT）。

我会建议使用最低的 popcount。

它可以通过内联汇编器或使用内置函数来访问： __builtin_popcount()/ __popcnt()/ std::bitset::count() 用于 GCC/VS/C++

我个人更喜欢使用 __builtin_parity()

将这项工作交给编译器

【讨论】：