C++ 快速位集短路按位运算答案

【问题标题】：C++ Fast Bitset Short-Circuit Bitwise OperationsC++ 快速位集短路按位运算
【发布时间】：2011-12-02 00:24:49
【问题描述】：

一个演示问题：给定两个std::bitset<N>s、a 和b，检查a 和b 中是否设置了任何位。

这个问题有两个相当明显的解决方案。这很糟糕，因为它创建了一个新的临时位集，并将值复制到各种地方，只是为了扔掉它们。

template <size_t N>
bool any_both_new_temp(const std::bitset<N>& a, const std::bitset<N>& b)
{
    return (a & b).any();
}

这个解决方案很糟糕，因为它一次只运行一点，不太理想：

template <size_t N>
bool any_both_bit_by_bit(const std::bitset<N>& a, const std::bitset<N>& b)
{
    for (size_t i = 0; i < N; ++i)
        if (a[i] && b[i])
            return true;
    return false;
}

理想情况下，我可以做这样的事情，其中block_type 是uint32_t 或bitset 存储的任何类型：

template <size_t N>
bool any_both_by_block(const std::bitset<N>& a, const std::bitset<N>& b)
{
    typedef std::bitset<N>::block_type block_type;
    for (size_t i = 0; i < a.block_count(); ++i)
        if (a.get_block(i) & b.get_block(i))
            return true;
    return false;
}

有没有简单的方法来做到这一点？

【问题讨论】：

如果您不满意，请创建自己的课程。

标签： c++ bitvector

【解决方案1】：

我在g++ 中使用优化编译了您的第一个示例，它生成的代码与您的第三个解决方案相同。事实上，使用较小的位集（320 位），它完全展开了它。没有调用函数来确保a 和b 的内容在main 中是未知的，它实际上优化了整个事情（知道两者都是0）。

课程：编写明显、可读的代码，然后让编译器处理。

【讨论】：

【解决方案2】：

您说您的第一种方法“复制各种地方的值只是为了扔掉它们。”但是实际上只有一个额外的值副本（当operator&的结果返回到any_both_new_temp时），可以通过使用引用而不是值来消除：

template <size_t N>
bool any_both_new_temp(const std::bitset<N>& a, const std::bitset<N>& b)
{
    std::bitset<N> tmp = a;
    tmp &= b;
    return tmp.any();
}

（但显然它仍然会创建一个临时的bitset 并将a 复制到其中。）

【讨论】：

或者最好通过值传递a 并直接处理它。它实际上做了同样的事情（创建参数的副本），但如果可能的话，它更好地启用复制省略。
@ChristianRau：确实如此，但根据我的经验，人们往往会有“WTF？”当他们看到一个参数在函数中被修改时，即使它是按值传递的。我记得曾经在 C++ Usenet-group 存档中看到过一个问题，该问题将 pass-by-reference-with-explicit-copy 与 pass-by-value-without-it 进行了比较；最初的大量响应都（错误地）解释说，传值版本实际上是在修改对象。（我认为受访者确实了解 pass-by-value 和 copy-constructors 的工作原理，但他们没有注意到他们期望 ref 的值 arg。）
虽然可读性参数是可以理解的，但问题是明确的效率问题，在这种情况下，我不想错过可能的复制省略的优势。而且我认为随着复制和交换习语和类似事物的出现，现在应该已经建立了按值传递以获取副本的习语。