C - BitArray - 设置 uint64_t 的单个位

Question

我目前正在做一个项目，我需要位组。我正在使用 uint64_t 的数组作为 bitset。

我目前的问题是，每当我想设置或检查一点时，我都需要做这样的操作：

uint64_t index = 42;
bArr[index/64] |= (((uint64_t)1)<<(index%64)); 

我也可以用一些巧妙的 and 和 bitshift 操作重写除法和取模，但我担心1 的演员阵容。我需要这个演员表，否则 1 被视为 32 位单元。正如在这个例子中看到的 - 你得到错误的输出没有演员：

uint64_t bArr[4];                           // 256 bits 
bArr[0] = bArr[1] = bArr[2] = bArr[3] = 0;  // Set to 0

uint64_t i = 255;
bArr[i/64] = (bArr[i/64] | (((uint64_t)1)<<(i%64))); 

uint32_t i2;
for (i2 = 0; i2 < 256; i2++) {
  if ((bArr[i2/64] & (((uint64_t)1)<<(i2%64))) != 0) {
    printf("bArray[%" PRIu32 "] = 1\n", i2);
  }
}

我可以巧妙地绕过这个演员阵容吗？我在想，性能可能会受到每个读/写时的演员阵容的影响......

Answer 1

如果我理解正确，您需要一个至少 64 位长的文字 1。你可以通过写1ull 而不是只写1 来get this 而不需要任何演员。这会创建一个值为 1 的 unsigned long long 文字。但是，不能保证该类型不会超过 64 位，因此如果您依赖它正好是 64 位，那么您可能需要进行强制转换。

Answer 2

演员表本身不会影响性能。这是一个编译时构造，它告诉编译器表达式的类型。

在这种情况下，它们都是整数转换和表达式，因此应该不会影响性能。

Answer 3

<< 运算符的结果类型是左操作数的类型（在整数提升之后），这就是您需要使用正确类型的原因：1 的类型为 int，但您需要类型为 uint64_t。

你可以使用：

(uint64_t) 1

或

UINT64_C(1)  /* you have to include <stdint.h> */

或

1ULL  

（对于最后一个假设 unsigned long long 在您的系统中是 64 位的，这很有可能）。

但是它们都是等价的：所有这些表达式都是整数常量表达式，它们的值是在编译时而不是在运行时计算的。

Answer 4

C为此提供了宏，它将整数常量扩展为int_leastN_t类型。

INTN_C(value)
UINTN_C(value)

例子

#include <stdint.h>.
bArr[index/64] |= UINT64_C(1) << (index%64);

一般最好避免强制转换。有时会意外地使表达式比预期的更窄。

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UINT64_C 的好处：uint_least_64_t/int_least_64_t 类型必须存在 (C99)。 int64_t/uint64_t 是可选的。