找出两个无符号 16 位数字之间差异的最佳方法是什么？

Question

简介：

假设您有两个 16 位无符号数，其值可以从 0 到 65535。

假设我们有一个数组arr[2]，它位于一个while循环中：

i = 0;
while(1){
  arr[i++] = Get_New_Value();
  if(i == 2)
     i = 0;
}

这很容易说可以测量，只需更改 while 循环，或读取它。

但假设您无法使用此 while 循环。您只有arr[2] 的读取权限，您的目标是找出arr[0] 和arr[1] 之间的区别。

我可以通过查看arr[0] < arr[1] 来衡量差异，然后您可以通过arr[1] - arr[0] 找到差异。或者如果arr[0] > arr[1]，那么你就做arr[0] - arr[1]。

但是现在听。函数Get_New_Value(); 是一个计数器，它从0 计数到65535 然后重新开始，这意味着如果arr[0] = 60000 和arr[1] = 2000，这意味着差异是65535 - arr[0] + arr[1] + 1，因为65536 实际上是0 用于无符号 16 位，65537 是 1。一切重新开始。

问题：

我不知道哪个索引具有最新更新的值，因为 arr 将其值插入，因为它是一个循环缓冲区。

问题：

如果我不知道哪个索引具有最新的更新值，我有什么办法可以找到具有两个索引值的arr 之间的区别？

其他信息：

计数器Get_New_Value(); 从0 变为65535 需要6.5535 秒

我将如何解决这个问题：

我会从arr[0] 和arr[1] 中取一个值并相互比较。我知道自从我得到这些值 arr[0] 和 arr[1] 以来已经不到 6.5535 秒。

所以我只是比较一下

65535 - arr[0] + arr[1] + 1 或 65535 - arr[1] + arr[0] + 1 取决于哪个比另一个大。

Answer 1

如果我们假设 Get_new_value 的调用频率高于每 3 秒一次，这意味着该值（考虑回绕后）的变化不会超过 uint16_t 范围的一半。

基于此，我们可以推断出最近的值是从它减去另一个的结果并且考虑回绕小于0x8000（或小于或-相等，取决于您要如何处理边界条件）。

可以按如下方式执行此检查：

if (arr[0] == arr[1]) {
    printf("no change\n");
} else if ((uint16_t)(arr[0] - arr[1]) < 0x8000)
    printf("arr[0] is more recent\n");
} else {
    printf("arr[1] is more recent\n");

以下是一些测试输入：

uint16_t values[][2] = {
  { 1, 2 },
  { 0x8003, 2 },
  { 0x8003, 0x1000 },
  { 0x9003, 0x1000 },
  { 0x1000, 0x8003 },
  { 0x1000, 0x9003 },
  { 0x1, 0xffff },
  { 0x1, 0x8000 },
  { 0x1, 0x8001 },
  { 0x1, 0x8002 },
};

然后输出：

arry[0]=0001, arr[1]=0002: arr[1] is more recent
arry[0]=8003, arr[1]=0002: arr[1] is more recent
arry[0]=8003, arr[1]=1000: arr[0] is more recent
arry[0]=9003, arr[1]=1000: arr[1] is more recent
arry[0]=1000, arr[1]=8003: arr[1] is more recent
arry[0]=1000, arr[1]=9003: arr[0] is more recent
arry[0]=0001, arr[1]=ffff: arr[0] is more recent
arry[0]=0001, arr[1]=8000: arr[1] is more recent
arry[0]=0001, arr[1]=8001: arr[1] is more recent
arry[0]=0001, arr[1]=8002: arr[0] is more recent

相关：Is detecting unsigned wraparound via cast to signed undefined behavior?

Answer 2

你说Get_new_value 肯定会在 6 秒之间被调用。那么没有什么比这更容易了：

(arr[1] < arr[0]) ? 65536 - arr[0] + arr[1] : arr[1] - arr[0];

---

i = 0;
while(1){
  arr[i++] = Get_New_Value();
  if(i == 2)
     i = 0;
}

太长了。我会这样做

for (int i = 0; ; i %= 2)
  arr[i++] = Get_New_Value();

我假设数组是uint16_t arr[2];。我会像这样修改它

uint16_t arr[2][2]:
for (unsigned uint16_t i = 0; ; i++)
  arr[i / 2][i % 2]  = Get_New_Value();

---

毕竟 cmets 我会让 a[1] 始终是最近的值：

while (true) {
  a[0] = a[1];
  a[1] = Get_New_Value();
}