QByteArrayの特定のビットを確認してください

Question

私は8バイトのQByteArrayを持っており、その配列の特定のビットをチェックする必要がありますが、毎回同じビットではありません。その8バイト配列を構成する64ビットのいずれかにすることができます。パフォーマンスが優先です！

私の現在の方法では、特定のバイトをその配列から取得してから、特定のハーフバイト（またはニブル）を取得し、QByteArray::number(x, 2)を使用して別のQByteArrayに変換し、最後にビットをチェックします。これはうまくいって、より良い方法が欲しい。

QBitArrayにロードすることを選択したので、特定のビットをすばやく簡単に取得できます。メモリ内の表現がQByteArrayまたはquint64と同じであると仮定したので、変換は受け入れられますが、変換は許可されません。

QByteArrayの特定のビット（0〜63）が1か0かどうかを確認するにはどうすればよいですか？

Answer 1

QBitArrayは、他のものに変換できるようには設計されていません。その内部表現は確かに内部的なものです。

あまりにも簡単です。現代のアーキテクチャはバレルシフタを使用しているので、シフトは安いです。

可能なビットからバイトへのマッピングはいくつかあります。したがって

 byte 0  byte 1  byte n-1 byte n 
LL - [] [89ABCDEF] ... 
LB - [] [FEDCBA98] ... 
BL -      ... [89ABCDEF] [] 
BB -      ... [FEDCBA98] [] 

：：のは、それらのすべてをカバーしてみましょう

enum class BitMapping { LL, LB, BL, BB }; 

bool getBit1(const QByteArray & arr, int bit, BitMapping m) { 
    Q_ASSERT(arr.size() >= 8); 
    auto byte = (m == BitMapping::LL || m == BitMapping::LB) ? 
       bit/8 : (7 - bit/8); 
    bit = (m == BitMapping::LB || m == BitMapping::BB) ? 
     (bit%8) : (7 - (bit%8)); 
    return arr.at(byte) & (1<<bit); 
} 

私たちはプラットフォームが64ビット整数のための賢明なサポートを持っていると仮定した場合、我々はそれらを活用することができます

bool getBit2(const QByteArray & arr, int bit, BitMapping m) { 
    Q_ASSERT(arr.size() >= 8); 
    auto value = *reinterpret_cast<const quint64 *>(arr.data()); 
    if (m == BitMapping::LL || m == BitMapping::BL) 
     bit = (bit & 0x38) + 7 - (bit & 0x07); // reorder bits 
    if ((Q_BYTE_ORDER == Q_LITTLE_ENDIAN && (m == BitMapping::BL || m == BitMapping::BB)) || 
     (Q_BYTE_ORDER == Q_BIG_ENDIAN && (m == BitMapping::LL || m == BitMapping::LB))) 
     bit = (bit & 0x07) + 0x38 - (bit & 0x38); // reorder bytes 
    return value & (1<<bit); 
} 

どれでもまともなコンパイラは、上記のいずれかの実装を特殊化した場合にインライン展開します。

bool getBit(const QByteArray & arr, int bit) { 
    return getBit2(arr, bit, BitMapping::LB); 
} 

またLB場合の手でそれを特化することができます：Q_BYTE_ORDERチェックはコンパイル時の定数であり、何の実行時のオーバーヘッドが発生しないことを

bool getBit1(const QByteArray & arr, int bit) { 
    Q_ASSERT(arr.size() >= 8); 
    auto byte = bit/8; 
    bit = bit%8; 
    return arr.at(byte) & (1<<bit); 
} 

bool getBit2(const QByteArray & arr, int bit) { 
    Q_ASSERT(arr.size() >= 8); 
    auto value = *reinterpret_cast<const quint64 *>(arr.data()); 
    if (Q_BYTE_ORDER == Q_BIG_ENDIAN) 
     bit = (bit & 0x07) + 0x38 - (bit & 0x38); // reorder bytes 
    return value & (1<<bit); 
} 

注意。

getBit1およびgetBit2は、Qtが実行されるすべてのプラットフォームで移植可能です。getBit2は、getBit1より少し良いコードを生成します。 x86-64では、getBit2のビットツイイドコードは5命令になります。

mov $0x1,%eax 
shl %cl,%eax 
cltq 
test %rax,(%rdi) 
setne %al 
retq