从整数数组构造位集

Posted 2023-02-18

【中文标题】从整数数组构造位集

【英文标题】：Construct bitset from array of integers

【发布时间】：2015-07-06 06:49:58

【问题描述】：

从uint64_t 构造bitset<64> 很容易：

uint64_t flags = ...;
std::bitset<64> bsflags;

但是有没有一种从uint64_t[N] 构造bitset<64 * N> 的好方法，这样flags[0] 将引用最低64 位？

uint64_t flags[3];
// ... some assignments
std::bitset<192> bsflags;  // this very unhelpfully compiles
                             // yet is totally invalid

还是我不得不循环调用set()？

【问题讨论】：

您的意思是从每个uint64_t 中取出最低8 位吗？以及按什么顺序？

@Wintermute 哎呀。我想要所有的位。 flags[0] 将是最低 64 位。

可能类似于constexpr std::size_t FLAGS_SIZE = 3; uint64_t flags[FLAGS_SIZE]; std::bitset<64 * FLAGS_SIZE>(); ？

std::bitset 没有接受元素数组的转换（其中 elements 是底层 std::bitset 类型）。在我看来，这是一个失败，因为 std::vector 是。

为什么投反对票？想要能够做到这一点就这么不合理吗？

【参考方案1】：

std::bitset 没有范围构造函数，所以你必须循环，但是用std::bitset::set() 单独设置每个位是不够的。 std::bitset 支持二元运算符，所以至少可以批量设置 64 位：

  std::bitset<192> bs;

  for(int i = 2; i >= 0; --i) 
    bs <<= 64;
    bs |= flags[i];
  

更新：在 cmets 中，@icando 提出了对std::bitsets 的位移是 O(N) 操作的有效担忧。对于非常大的位集，这最终会吃掉批量处理的性能提升。在我的基准测试中，std::bitset<N * 64> 的盈亏平衡点与单独设置位且不改变输入数据的简单循环相比：

int pos = 0;
for(auto f : flags) 
  for(int b = 0; b < 64; ++b) 
    bs.set(pos++, f >> b & 1);
  

在N == 200 附近（x86-64 上的 gcc 4.9，带有 libstdc++ 和-O2）。 Clang 的表现稍差，在N == 160 附近收支平衡。带有 -O3 的 Gcc 将其推高到 N == 250。

取低端，这意味着如果您想使用 10000 位或更大的位集，这种方法可能不适合您。 在 32 位平台上（例如常见的 ARM） ，阈值可能会更低，因此在此类平台上使用 5000 位位集时请记住这一点。但是，我认为，在此之前的某个地方，您应该问自己 bitset 是否真的是容器的正确选择。

【讨论】：

如果 bs 是 bitset，那么 shift 是 O(N) 操作，所以整个循环是 O(N^2) 操作。没有人注意到这一点？

@Barry，您所说的“还是我不得不在循环中调用 set()？”，实际上是比这更好的解决方案。你接受了一个 O(N^2) 的解决方案，因为你自己有一个 O(N) 的解决方案，这很奇怪。

这对于大型位集来说是个好点。我怀疑 192 位位集是否会达到收支平衡点，其中移位涉及（在 PC 上）两个机器字，但在某些时候它会。让我来做个基准测试。

@icando 基准测试结果在；超过 10 kbits 的收支平衡。我注意到您的担忧以及何时与答案相关；如果有人来考虑以这种方式滥用std::bitset，那就太好了。但是，对于合理的用例，我不相信会达到阈值。

@Wintermute 酷。我正在处理非常小的Ns，主要对代码清晰度而不是性能感兴趣，所以双赢！另外，

【参考方案2】：

如果从范围初始化很重要，您可以考虑使用 std::vector

它确实有来自一对迭代器的构造函数