C 在内存阵列中拾取一对位（0b11）

我的嵌入式系统具有128KB的内存阵列结构，用于特定用途

每个2比特代表4状态（状态0、状态1、状态2、状态3）

我想计算内存阵列中的总状态3（0b11）

例如0xFF001234=1111111 0000 0001 0010 0011 0100

它计数为5（0b11）

我搜索了算法，但它只计算单个位 -

我希望避免像每隔2比特比较0b11这样的贪婪算法

有人有好主意吗

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ps：我使用的是LEON3 Sparc V8 32位处理器，使用C语言

你有一个数组

uint32_t states[]

，其中每个

状态[I]

代表16个状态

要计算变量

uint32\t s

中的

0b11

状态数，可以使用以下方法：

首先，预处理

s

，使每个状态

0b11

只产生一个

1

位，所有其他状态产生

0

位。然后计算

1

位的数量

预处理 将

s

拆分为每个状态的左位

l

和右位

r

s AB CD EF GH IJ LM无PQ RS TU VW XY ZΓΔ∏ΦψБЖ
l=s&0xAAAAAA=A0 C0 E0 G0 I0 L0 N0 P0 R0 T0 V0 X0 Z0Δ0Φ0Б0
r=s&0x555555=0B 0D 0F 0H 0J 0O 0Q 0S 0U 0W 0Y 0Γ0∏0ψ0Ж

然后对齐

l

和

r

的位

（l>>>1）=0A 0C 0E 0G 0I 0L 0N 0P 0R 0T 0V 0X 0Z 0Δ0Φ0Б
r=0B 0D 0F 0H 0J 0O 0Q 0U 0W 0Y 0Γ0∏0ψ0Ж

最后，当且仅当状态为

0b11

时，使用

&

获取

1

-位

（l>>>1）&r=0？0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0?

如果相应的状态为

0b11

，

0

，则此处

？

为

1

。
同样的结果也可以通过简化公式

（s>>>1）和s&0x555555

实现

位计数 要计算

s

中的

0b11

状态，我们只需计算

1

-位

（s>>>1）&s&0x5555

如本书或本文所述，位计数可以在没有循环的情况下完成

此处显示的方法仅适用于单个数组元素。计算整个数组循环中元素的状态

优化

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正如Lundin在评论中指出的那样，如果您的处理器无法将

uint32\t

装入寄存器，那么操作

（s>>>1）

可能会很昂贵。在这种情况下，明智的做法是将数组

状态[]

声明为

uint32\u t

，但在处理器上效果最好的程序都是一样的，您只需或多或少地使用

555…

。如果由于某种原因您无法更改数组的类型，您仍然可以像访问其他类型的数组一样访问它，请参见。

您使用的是什么编程语言以及如何访问内存？对不起，我使用的是C语言，如果您的“内存数组结构”是什么类型？它只是4字节内存的数组处理器真的每4位访问内存4位吗？听起来很奇怪。这在<32位的低端CPU上非常无效。在没有特定目标的情况下，不可能向最优算法提出建议。我认为它是有效的（无论它有多快/慢）。关于效率：我想即使在这样的CPU上，这种方法仍然比循环快，所以不会那么糟糕。无论如何，现在考虑这样的事情对我来说似乎是过早的优化——OP要求“避免[…]每2位比较0b11”，就是这样。在8位MCU上移动32位整数比在字节数组上迭代慢约100倍。这不是过早的优化，而是相反的：现实世界的优化。

~100倍慢

–好吧，我没想到这意味着在软件中实现的移位

>>1

（通过移位和组合单个字节）会比硬件移位快得多。我给这个答案增加了一些提示。谢谢你的评论。@Socowi最好从简单的方法开始

if（（arr[idx]&0x03）==0x03）count++（与0x0c、0x30、0xc0相同）。任何合适的编译器都会看到dat
arr[idx]
被使用了四次，并将其保存在循环体的寄存器中。（指针版本相同）。此外，循环最多只需要三个变量，它们都可以保存在寄存器中。