获取分配的内存空间的特定长度的一部分

Question

我使用malloc() 将数十亿位加载到 RAM 中 - 将其称为 big_set。我在 RAM 中还有其他数量的位（将其称为 small_set），它们都设置为 1，我知道它的大小（多少位 - 我将其称为 ss_size )，但无法预测，因为每次执行都会有所不同。 ss_size 有时可能小至 100，也可能大至数亿。

我需要在 small_set 和 ss_size 位长度的 big_set 的一些 不可预测 部分之间进行一些按位运算.我不能仅仅扩展 small_set 在最重要和最不重要的边上都用零来使其大小等于 big_set 的大小，因为那将是非常 RAM 和CPU 成本高（相同的操作将同时使用许多不同大小的 small_set 进行，并且还会在 small_set 上进行移位操作，扩展它会导致更多位CPU 工作）。

例子：

big_set：100111001111100011000111110001100（实际上是数十亿位）

small_set：111111，所以 ss_size 为 6。（可能是不可预测的位数）。

我需要取 big_set 的 6 位长度部分，例如：001100、000111 等 Obs.：不一定是第 N 6 位，它可以是从第 3 位到第 9 位， 例如。不知道怎么弄。

我不想得到一个 big_set 副本，除了我要占用的 6 位（例如 000000001111100000000000000000000）之外的所有内容都归零，因为那也会非常昂贵的 RAM。

问题是：我怎样才能从 big_set 内的任何地方获取 N 位，以便我可以在它们和 small_set 之间进行按位运算？成为 N = ss_size。

Answer 1

我不确定下面给出的示例能否回答您的问题，我也不确定实现的 XOR 能否正常工作。

但我试图说明如果任务是节省内存，算法的实现会有多混乱。

这是big_set 中 40 位和small_set 中 6 位的示例：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

void setBitsInMemory(uint8_t * memPtr, size_t from, size_t to)
// sets bits in the memory allocated from memPtr (pointer to the first byte)
// where from and to are numbers of bits to be set
{
    for (size_t i = from; i <= to; i++)
    {
        size_t block = i / 8;
        size_t offset = i % 8;
        *(memPtr + block) |= 0x1 << offset;
    }
}

uint8_t * allocAndBuildSmallSet(size_t bitNum)
// Allocate memory to store bitNum bits and set them to 1
{
    uint8_t * ptr = NULL;
    size_t byteNum = 1 + bitNum / 8; // determine number of bytes for  
    ptr = (uint8_t*) malloc(byteNum);
    if (ptr != NULL)
    {
        for (size_t i = 0; i < byteNum; i++) ptr[i] = 0;
        setBitsInMemory(ptr, 0, bitNum - 1);
    }
    return ptr;
}

void printBits(uint8_t * memPtr, size_t from, size_t to)
{
    for (size_t i = from; i <= to; i++)
    {
        size_t block = i / 8;
        size_t offset = i % 8;
        if (*(memPtr + block) & (0x1 << offset) )
            printf("1");
        else
            printf("0");
    }
}

void applyXOR(uint8_t * mainMem, size_t start, size_t cnt, uint8_t * pattern, size_t ptrnSize)
// Applys bitwise XOR between cnt bits of mainMem and pattern 
// starting from start bit in mainMem and 0 bit in pattern
// if pattern is smaller than cnt, it will be applyed cyclically
{
    size_t ptrnBlk = 0;
    size_t ptrnOff = 0;
    for (size_t i = start; i < start + cnt; i++)
    {
        size_t block = i / 8;
        size_t offset = i % 8;
        *(mainMem + block) ^= ((*(pattern + ptrnBlk) & (0x1 << ptrnOff)) ? 1 : 0) << offset;
        ptrnOff++;
        if ((ptrnBlk * 8 + ptrnOff) >= ptrnSize)
        {
            ptrnBlk = 0;
            ptrnOff = 0;
        }
        if (ptrnOff % 8 == 0)
        {
            ptrnBlk++;
            ptrnOff = 0;
        }
    }
}

int main(void)
{
    uint8_t * big_set;
    size_t ss_size;
    uint8_t * small_set;
    big_set = (uint8_t*)malloc(5); // 5 bytes (40 bit) without initialization
    ss_size = 6;
    small_set = allocAndBuildSmallSet(ss_size);
    printf("Initial big_set:\n");
    printBits(big_set, 0, 39);
    // some operation for ss_size bits starting from 12th
    applyXOR(big_set, 12, ss_size, small_set, ss_size);
    // output for visual analysis
    printf("\nbig_set after XOR with small_set:\n");
    printBits(big_set, 0, 39);
    printf("\n");
    // free memory
    free(big_set);
    free(small_set);
}

在我的电脑上，我可以看到以下内容：