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我有一个byte用来存储位标志的。我有 8 个标志（每个位一个），可以分为 2 个标志的 4 对，它们是互斥的。我按以下方式排列了位标志：

ABCDEFGH
10011000

标志 A 不能设置，而标志 B 也已设置，反之亦然，因此标志 A 和 B 是互斥的。标志 A 和 B 都可以取消设置，但不能同时设置。旗标 C 和 D、旗标 E 和 F 以及旗标 G 和 H 的规则相同。

当前测试用例（在 C 中）：

#include <stdio.h>

int check(char b) { // used to check invariant
  return ((b&0xC0)==0xC0||(b&0x30)==0x30||(b&0x0C)==0x0C||(b&0x03)==0x03)?0:1;
}
int main() {
  char input[256] = {
  0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0c,0x0d,0x0e,0x0f,
  0x10,0x11,0x12,0x13,0x14,0x15,0x16,0x17,0x18,0x19,0x1a,0x1b,0x1c,0x1d,0x1e,0x1f,
  0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27,0x28,0x29,0x2a,0x2b,0x2c,0x2d,0x2e,0x2f,
  0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39,0x3a,0x3b,0x3c,0x3d,0x3e,0x3f,
  0x40,0x41,0x42,0x43,0x44,0x45,0x46,0x47,0x48,0x49,0x4a,0x4b,0x4c,0x4d,0x4e,0x4f,
  0x50,0x51,0x52,0x53,0x54,0x55,0x56,0x57,0x58,0x59,0x5a,0x5b,0x5c,0x5d,0x5e,0x5f,
  0x60,0x61,0x62,0x63,0x64,0x65,0x66,0x67,0x68,0x69,0x6a,0x6b,0x6c,0x6d,0x6e,0x6f,
  0x70,0x71,0x72,0x73,0x74,0x75,0x76,0x77,0x78,0x79,0x7a,0x7b,0x7c,0x7d,0x7e,0x7f,
  0x80,0x81,0x82,0x83,0x84,0x85,0x86,0x87,0x88,0x89,0x8a,0x8b,0x8c,0x8d,0x8e,0x8f,
  0x90,0x91,0x92,0x93,0x94,0x95,0x96,0x97,0x98,0x99,0x9a,0x9b,0x9c,0x9d,0x9e,0x9f,
  0xa0,0xa1,0xa2,0xa3,0xa4,0xa5,0xa6,0xa7,0xa8,0xa9,0xaa,0xab,0xac,0xad,0xae,0xaf,
  0xb0,0xb1,0xb2,0xb3,0xb4,0xb5,0xb6,0xb7,0xb8,0xb9,0xba,0xbb,0xbc,0xbd,0xbe,0xbf,
  0xc0,0xc1,0xc2,0xc3,0xc4,0xc5,0xc6,0xc7,0xc8,0xc9,0xca,0xcb,0xcc,0xcd,0xce,0xcf,
  0xd0,0xd1,0xd2,0xd3,0xd4,0xd5,0xd6,0xd7,0xd8,0xd9,0xda,0xdb,0xdc,0xdd,0xde,0xdf,
  0xe0,0xe1,0xe2,0xe3,0xe4,0xe5,0xe6,0xe7,0xe8,0xe9,0xea,0xeb,0xec,0xed,0xee,0xef,
  0xf0,0xf1,0xf2,0xf3,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfe,0xff};

  char truth[256] = {
  1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,
  1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,
  1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,
  1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,
  1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,
  1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,
  1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};

  int i,r;
  int f = 0;
  for(i=0; i<256; ++i) {
    r=check(input[i]);
    if(r != truth[i]) {
      printf("failed %d : 0x%x : %d\n",i,0x000000FF & ((int)input[i]),r);
      f += 1;
    }
  }
  if(!f) { printf("passed all\n");  }
  else   { printf("failed %d\n",f); }
  return 0;
}

上面的check()方法目前通过了所有的测试用例。我想知道是否有一种更有效的方法来检查这个不变量是否正确，使用一些比特旋转黑客。我可能必须每秒多次检查这个不变量，所以效率很重要。如果新的安排允许一些原始安排没有的小玩意儿，我愿意改变旗帜的安排。

置换 EX：ABCDEFGH-->AHBGCFDE

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3 回答 3

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我没有对此进行分析，所以没有承诺，但你可以尝试：

int check(char b)
{
    return ! ( (b << 1) & b & 0xaa );
}

!如果您接受非零（不仅仅是 1）作为失败，并且接受零作为通过，您可以取消反转。

或者，您可以只使用已经生成的查找表：

int check(char b)
{
    return truth[(unsigned char)b];
}

无论您尝试什么，请配置文件！

（哦，我建议使用无符号字符而不是有符号字符来存储这样的位字段，因为对于位移和布尔值之类的行为可以更好地定义。大多数编译器可能会按照您的期望进行，但更安全比对不起）。

于 2013-01-20T19:08:03.183 回答
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您基本上有四个三态值：设置了选项 1，或者设置了选项 2，或者两者都不设置。您可能需要考虑在结构中使用位字段来显式获取两位的无符号整数来跟踪这些三态：

struct Flags {
    unsigned opt1: 2;
    unsigned opt2: 2;
    unsigned opt3: 2;
    unsigned opt4: 2;
};
const unsigned NEITHER = 0;
const unsigned FIRSTOPT = 1;
const unsigned SECONDOPT = 2;
const unsigned INVALIDOPT = 3;

使用此设置，您的问题归结为检查所有四个字段是否不等于 INVALIDOPT。因此，您的检查功能可能是

bool IsValid(struct Flags flags) {
    return flags.opt1 != INVALIDOPT &&
           flags.opt2 != INVALIDOPT &&
           flags.opt3 != INVALIDOPT &&
           flags.opt4 != INVALIDOPT;
}

这也意味着，您可以使用命名常量进行正常的变量读取和写入，而不是使用旋转位来设置选择哪个选项。它应该更容易，更安全。

希望这可以帮助！

于 2013-01-20T19:08:23.480 回答
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首先要防止它：

#define NONE_SET 0 // 00
#define FIRST_SET 1 // 10
#define SECOND_SET 2 // 01

int magic(int AB, int CD, int EF, int GH) {
  return (((AB*3+CD)*3+EF)*3+GH)*3
}

更好的是，使用 anenum而不是#defines

示例调用（例如 ABCDEFGH=10000100）

int magic_number = magic(FIRST_SET, NONE_SET, SECOND_SET, NONE_SET);

没有一点玩弄，只是一些乘法。（这显然可以自动化）

如果您只想检查一个字节中的位对是否都未设置：

uint8_t in; // the input byte
uint8_t out = in & (in >> 1) & 0x55; 
// if out != 0, the invariant is violated

注意：0x55 是二进制的 01010101（即我们屏蔽了相邻的 BC 对，只留下 AB 和 CD 之类的对）

于 2013-01-20T19:08:08.987 回答