在 Lua 中使用 32 位按位运算比较有符号的 64 位数答案

【问题标题】：Comparing signed 64 bit number using 32 bit bitwise operations in Lua在 Lua 中使用 32 位按位运算比较有符号的 64 位数
【发布时间】：2016-05-31 01:19:28
【问题描述】：

我在 Redis 上使用 Lua，想比较两个有符号的 64 位数字，它们存储在两个 8 字节/字符串中。

如何使用 Redis 中提供的库来比较它们？ http://redis.io/commands/EVAL#available-libraries

我想知道>/< 和== 支票。我认为这可能涉及为每个 64 位 int 提取两个 32 位数字，并对它们进行一些巧妙的数学运算，但我不确定。

我有一些代码可以减少抽象。 a0、a1、b0、b1 都是 32 位数字，用于表示两个 64 位有符号 int 64 的 msb 和 lsb：

-- ...
local comp_int64s = function (a0, a1, b0, b1)
    local cmpres = 0
    -- TOOD: Real comparison
    return cmpres
end
local l, a0, a1, b0, b1
a0, l = bit.tobit(struct.unpack("I4", ARGV[1]))
a1, l = bit.tobit(struct.unpack("I4", ARGV[1], 5))
b0, l = bit.tobit(struct.unpack("I4", blob))
b1, l = bit.tobit(struct.unpack("I4", blob, 5))
print("Cmp result", comp_int64s(a0, a1, b0, b1))

编辑：添加代码

【问题讨论】：

标签： lua redis

【解决方案1】：

我想出了一个看起来可行的方法。虽然有点丑。

第一步是将前 32 位作为 2 个补码 # 进行比较 MSB 符号位保留，因此数字保持正确的关系

-1  —> -1
0 —> 0
9223372036854775807 = 0x7fff ffff ffff ffff -> 0x7ffff ffff = 2147483647

因此，除非它们相等，否则返回 MSB 作品的结果，然后需要检查 LSB。

我有几个案例来建立一些模式：

-1 = 0xffff ffff ffff ffff
-2 = 0xffff ffff ffff fffe
32 bit is:
-1 -> 0xffff ffff = -1
-2 -> 0xffff fffe = -2
-1 > -2 would be like -1 > -2 : GOOD

和

8589934591 = 0x0000 0001 ffff ffff
8589934590 = 0x0000 0001 ffff fffe
32 bit is:
8589934591 -> ffff ffff = -1
8589934590 -> ffff fffe = -2
8589934591 > 8589934590 would be -1 > -2 : GOOD

MSB 上的符号位无关 b/c 负数之间的关系与正数相同。例如，无论符号位如何，0xff > 0xfe 的 lsb 值总是如此。

如果低32位的MSB不同怎么办？

0xff7f ffff 7fff ffff = -36,028,799,166,447,617
0xff7f ffff ffff ffff = -36,028,797,018,963,969
32 bit is:
-..799.. -> 0x7fff ffff = 2147483647
-..797.. -> 0xffff ffff = -1
-..799.. < -..797.. would be 2147483647 < -1 : BAD!

所以我们需要忽略低 32 位的符号位。由于无论符号如何，LSB 的关系都是相同的，只需使用最低 32 位无符号适用于所有情况。

这意味着我想为 MSB 签名而为 LSB 未签名 - 所以将 LSB 的 I4 更改为 i4。还使大端正式并在 struct.unpack 调用上使用“>”：

-- ...
local comp_int64s = function (as0, au1, bs0, bu1)
    if as0 > bs0 then
        return 1
    elseif as0 < bs0 then
        return -1
    else
        -- msb's equal comparing lsbs - these are unsigned
        if au1 > bu1 then
            return 1
        elseif au1 < bu1 then
            return -1
        else
            return 0
        end
    end
end
local l, as0, au1, bs0, bu1
as0, l = bit.tobit(struct.unpack(">i4", ARGV[1]))
au1, l = bit.tobit(struct.unpack(">I4", ARGV[1], 5))
bs0, l = bit.tobit(struct.unpack(">i4", blob))
bu1, l = bit.tobit(struct.unpack(">I4", blob, 5))
print("Cmp result", comp_int64s(as0, au1, bs0, bu1))

【讨论】：

【解决方案2】：

比较是一个简单的字符串比较s1 == s2。

大于是当不s1 == s2和i1 < i2时。

小于才是真正的作品。 string.byte 允许以unsigned char 获取单个字节。如果是无符号整数，您只需要向下检查字节：b1==b2 -> 检查下一个字节；通过所有字节 -> false（相等）； b1>b2 -> false（大于）； b1<b2 -> 真。签名需要更多步骤：首先检查符号位（最高字节>127）。如果设置了符号 1 但未设置符号 2，则整数 1 为负但不是整数 2 -> true。相反显然会导致false。当两个符号相等时，可以进行无符号处理。

当您可以将更多字节打包成整数时，也可以，但是您必须调整符号位检查。当你有 LuaJIT 时，你可以使用 ffi 库将你的字符串转换成一个字节数组转换成一个 int64。

【讨论】：