大量字节的位操作

Question

用简单的文件加密/解密做一些练习，目前只是读取一堆字节并一次对每个字节执行适当的位操作，然后将它们写入输出文件。

这种方法看起来很慢。例如，如果我想对每个字节进行 0xFF 异或运算，我会遍历每个字节并按 0xFF 进行异或运算，而不是做一些魔术，然后快速对每个字节进行异或运算。

有没有更好的方法来执行位操作而不是一次执行一个字节？

Answer 1

使用来自numpy 的bitwise array operations 可能是您想要的。

Answer 2

无论如何，似乎每个字节都必须是

• 从内存中读取，
• 以某种方式修改，并且
• 写回内存。

您可以通过一次对多个字节进行操作节省一点时间（不是双关语），例如对 4 个甚至 8 个字节的整数执行 XOR 操作，从而将与循环管理相关的开销大约是 4 或 8 倍，但这种改进可能不会为整个算法带来显着的收益。

通过读取表格中的预计算值来替换 CPU/语言的“本机”位操作（XOR、移位、旋转等），可以找到其他改进。但是请注意，这些本地操作通常是相当优化的，您必须非常努力地在外部设计等效操作，并精确测量这些操作的相对性能。

编辑：糟糕，我刚刚注意到 [Python] 标记，以及另一个响应中对 numpy 的引用。
当心...虽然 Numpy 按位数组的建议是合理的，但这完全取决于手头问题的实际参数。例如，在排列 numpy 的按位函数隐含的底层数组时，可能会浪费大量时间。 请参阅此Stack Overflow question，这似乎很相关。虽然专注于 XOR 操作，但这个问题为改进循环等和一般分析提供了很多可操作的提示。