如何在 C / Objective C 中实现位数组答案

【问题标题】：How do I implement a bit array in C / Objective C如何在 C / Objective C 中实现位数组
【发布时间】：2011-04-14 05:52:38
【问题描述】：

iOS / Objective-C：我有大量的布尔值。

这是一种存储这些值的低效方式——当只需要一个元素时，每个元素至少使用八位。

如何优化？

【问题讨论】：

您是否尝试过搜索以查看是否有人写了您可以使用的东西？人们不会只为你编写代码。
我实际上是想通过提问和回答来分享我写的一些代码，但是这个网站太快了！！！在我整理答案的 10 分钟内，已经出现了两个答案！
SO 并不是要发布您可以自己回答的问题。即便如此，您也可能会考虑在网络上查看该主题的现有内容，并将您的方法与您发现的内容进行比较。
尊敬的，如果您阅读了常见问题解答的前几行，它会说“请在您提问之前查看您的问题是否已经被问过（甚至可能已经回答！）。只要您假装自己处于危险境地，问和回答自己的问题也很好：以问题的形式表达出来。我检查了这个主题尚未在 SO 上涵盖，并发布，因为我认为我的代码可以帮助人们。
我已经发布了一个高效库的答案 [stackoverflow.com/questions/2633400/c-c-efficient-bit-array/… Alf [1]: stackoverflow.com/questions/2633400/c-c-efficient-bit-array/…

标签： objective-c c ios core-foundation bitarray

【解决方案1】：

请参阅 CFMutableBitVector/CFBitVector 了解 CFType 选项

【讨论】：

developer.apple.com/library/mac/#documentation/CoreFoundation/…
但是这些类存储 CFBit 对象，这些对象被类型化为 32 位整数。所以这个解决方案浪费了同样多的内存。
@whitman 值作为 CFBit 传递；这并不意味着它们被存储。我只是查看了 CFBitVector (r.550.13) 的实现。内存消耗为一位，而分配大小四舍五入为可被 64 整除的数字。总体而言，这是一个非常保守的实现。

【解决方案2】：

试试这个：

#define BITOP(a,b,op) \
 ((a)[(size_t)(b)/(8*sizeof *(a))] op ((size_t)1<<((size_t)(b)%(8*sizeof *(a)))))

那么对于任何不大于size_t 的无符号整数元素数组，BITOP 宏可以将数组作为位数组进行访问。例如：

unsigned char array[16] = {0};
BITOP(array, 40, |=); /* sets bit 40 */
BITOP(array, 41, ^=); /* toggles bit 41 */
if (BITOP(array, 42, &)) return 0; /* tests bit 42 */
BITOP(array, 43, &=~); /* clears bit 43 */

等等

【讨论】：

如果您关心对任何 C 环境的完全可移植性，请将 8 替换为 CHAR_BIT。
实际上，如果您不介意在CHAR_BIT>8 的平台上浪费位，8 在任何地方都可以正常工作，并且它会比引入诸如除以 9 或 10 之类的东西提供更好的性能...跨度>
为了支持清空操作 &=~ 即两个运算符 &= 和 ~，您需要将宏的后半部分包装在另一组括号中。否则你会写一些你不想写的东西。 #define BITOP(a, b, op) ((a) [(size_t) (b) / (8 * sizeof *(a))] op ((size_t) 1 << ((size_t) (b) % (8 * sizeof *(a)))))
@KevinConner：谢谢。我认为它现在已修复。

【解决方案3】：

您使用按位逻辑运算和位移。（谷歌搜索这些术语可能会给你一些例子。）

基本上，您声明一个整数类型（包括int、char 等），然后将整数值“移位”到所需的位，然后对整数执行 OR 或 AND。

一些简单的说明性示例（用 C++ 编写）：

inline bool bit_is_on(int bit_array, int bit_number)
{
   return ((bit_array) & (1 << bit_number)) ? true : false;
}

inline void set_bit(int &bit_array, int bit_number)
{
   bit_array |= (1 << bit_number);
}

inline void clear_bit(int &bit_array, int bit_number)
{
   bit_array &= ~(1 << bit_number);
}

请注意，这提供了恒定大小（sizeof(int) * 8 位）的“位数组”。也许这对您来说没问题，或者您可能想在此基础上构建一些东西。（或者重新使用某些库提供的任何东西。）

这将使用比bool 数组更少的内存...但是...编译器生成的用于访问这些位的代码将更大且更慢。因此，除非您有大量需要包含这些位数组的对象，否则它可能会对速度和内存使用产生净负面影响。

【讨论】：

该问题未标记为 C++。也许您应该将代码转换为 C。
@JeremyP - 无论如何，这是一个说明性的例子。我决定使用引用而不是指针，因为我认为这样可以减少对所提问题的注意力。我认为这点很好理解，无论如何，答案并不是要复制粘贴到某人的解决方案中。
问题是关于 C 的。提问者甚至可能不知道什么是引用。如果是这样的话，你并没有少分心，而是分心了更多。

【解决方案4】：

#define BITOP(a,b,op) \
   ((a)[(size_t)(b)/(8*sizeof *(a))] op (size_t)1<<((size_t)(b)%(8*sizeof *(a))))

不会工作...

修复：

#define BITOP(a,b,op) \
 ((a)[(size_t)(b)/(8*sizeof *(a))] op ((size_t)1<<((size_t)(b)%(8*sizeof *(a)))))

【讨论】：

【解决方案5】：

我在编写一个位数组框架时遇到了这个问题，该框架旨在管理类似于 Java BitSet 的大量“位”。我正在查看我决定的名称是否与其他 Objective-C 框架冲突。

无论如何，我才刚刚开始，正在决定是否将其发布在 SourceForge 或其他开源托管网站上。

如果你有兴趣，请告诉我

编辑：我在 SourceForge 上创建了名为 BitArray 的项目。源代码在 SF SVN 存储库中，我还上传了一个已编译的框架。这个LINK 会让你到达那里。

弗兰克

【讨论】：