c++ - 从 boost dynamic_bitset 中提取子集

coder 2023-11-16 原文

我需要从给定的 boost dynamic_bitset 中提取和解码位(idx、idx+1、... idx+n_bits)。我创建了以下解决方案:

boost::dynamic_bitset<> mybitset(...);
// build mask 2^{idx+n_bits} - 2^{idx}
const boost::dynamic_bitset<> mask(mybitset.size(), (1 << idx+n_bits) - (1 << idx));
// shift the masked result idx times and get long
unsigned long u = ((mybitset & mask) >> idx ).to_ulong();

它运行良好，但由于这段代码对我的应用程序的性能至关重要，我很好奇是否有更好的方法来实现这一目标？

最佳答案

解决方法很简单:

#include <tuple>
    using std::get;
    using std::tuple;
    using std::make_tuple;
#include <boost/dynamic_bitset.hpp>
    using boost::dynamic_bitset;

template <typename Block, typename Allocator>
unsigned block_index(const boost::dynamic_bitset<Block, Allocator>& b, unsigned pos)
{ return pos / b.bits_per_block; }

namespace boost {
template <>
inline void
to_block_range(const dynamic_bitset<>& b, tuple<unsigned, unsigned,  unsigned long&> param)
{

    {
        unsigned beg = get<0>(param);
        unsigned len = get<1>(param);
        unsigned block1 = block_index(b, beg);
        unsigned block2 = block_index(b, beg + len -1);
        unsigned bit_index = beg % b.bits_per_block;
        unsigned long bitmask = (1 << len) - 1;
        get<2>(param) = ((b.m_bits[block1] >> bit_index) |
                               (b.m_bits[block2] << (b.bits_per_block - bit_index)  )) &
                                bitmask;
        return;
    }
}
}


unsigned long res;
to_block_range(bits, make_tuple(pos, len, std::ref(res)));

调用:

boost::dynamic_bitset<> bits;
unsigned long result;
to_block_range(bits, t_extract_range{begin_bit, length_bits, result});

dynamic_bitset 中没有直接的原生支持。

要获取一系列位，您必须进入 dynamic_bitset，访问底层存储，然后自己提取位。

执行此操作的代码很简单，但数据 (dynamic_bitset::m_bits) 位于类的私有(private)部分内。破解私有(private)墙的三种方法:

假装你的编译器不合规。
#define BOOST_DYNAMIC_BITSET_DONT_USE_FRIENDS。这通过更改 BOOST_DYNAMIC_BITSET_PRIVATE 将 private 更改为 public。
破解 dynamic_bitset.hpp header 以公开 m_bits。
第三个解决方案是解决当前代码。

(1) 和 (2) 是脆弱的正面攻击，这将是一场维护噩梦。

对于 (3) 来说幸运的是，有一些模板函数是 dynamic_bitset 的 friend 。我们可以通过接管(专门化)这个模板来替换我们自己的函数来进行我们自己的提取。

template <typename Block, typename Allocator, typename BlockOutputIterator>
inline void
to_block_range(const dynamic_bitset<Block, Allocator>& b,
               BlockOutputIterator result)
{
    std::copy(b.m_bits.begin(), b.m_bits.end(), result);
}

规范模板函数将整个位集复制到迭代器BlockOutputIterator，这不是我们想要的。

我们将专门化 boost::to_block_range 使用单个自定义类型代替 BlockOutputIterator 它将保存所有 3 个 i/o 参数:即

begin_bit,
length_of_range 和
目的地。

如果您使用必要的类型调用 to_block_range，它将调用您自己的函数而不是标准模板，但也可以完全访问内部结构。你已经从根本上颠覆了 c++ 访问规范系统!

注意示例代码不进行错误检查。没有尝试确保

该范围适合 unsigned long 或
范围不超过bitset的边界或
bitset 在内部使用无符号长整数。

关于c++ - 从 boost dynamic_bitset 中提取子集，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/3693977/

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