C++ 使用位集获取数组项的条件和，而不使用循环

有一个位集

b

和一个数组

arr

。我想通过使用位集获得数组的和，这样只有设置了

b[I]

时才能对

arr[I]

求和

例如：

bitset<4> b("1001"); 
arr[4] = {5,4,3,1};

===> the sum would be 1+5 = 6. 

位集b（“1001”）；
arr[4]={5,4,3,1}；
=>总和为1+5=6。

---

显然，我可以使用一个循环。但这种计算会重复多次。有没有一种更有效的没有循环的方法

最快的方法可能是迭代一个循环，并根据当前位的设置进行添加

也许使用位移位而不是直接访问位n可以避免标准库提取特定位的一些隐藏操作，但这还需要通过基准测试来证明：

int sum=0;
for (size_t i=b.size(); i; i--, b>>=1) 
    if (b[0])
        sum+=arr[i-1];

为了完整性和乐趣，如果您可以使用

向量而不是
位集，您可以使用标准库：

vector<bool> b{1,0,0,1}; 
int arr[4] = {5,4,3,1};
int test=inner_product(begin(arr), end(arr), b.begin(), 0); 

向量b{1,0,0,1}；
int-arr[4]={5,4,3,1}；
int测试=内部产品（开始（arr），结束（arr），b.开始（），0）；



编辑：附加信息-信任您的优化编译器
我使用GCC7.2 for x86-64平台在godbolt在线编译器上进行了实验，以查看由上述不同变体生成的程序集

最简单的解决方案是在循环中迭代并有条件地添加项，速度非常快：


对于示例中的常量值，编译器可以通过常量传播立即确定
6
的结果（请参阅）
如果您的数据结构较小，编译器将自动展开循环，使其变得快速（），而无需维护任何循环索引
但是，对于较大的大小，优化器可能会选择不展开循环。在我的实验中，多达17个项目的循环被展开，有18个元素（a）

位移位方案非常接近：


最多17项，循环展开，生成的代码与简单循环完全相同
从18个元素开始，将生成一个循环，每个迭代都有一个循环。这似乎有点快，但只有一个基准才能真正发挥作用，可能在纳秒范围内

当然，
内积
要重得多，因为它确实要进行乘法，这需要将布尔值转换为整数，并且它必须处理布尔向量的动态大小

有没有一种更有效的没有循环的方法

常见的for-loop通常有三个效率低下的地方，很容易被忽略：步幅增加、循环结束测试和循环结束跳跃。然而，这些都很小，所以不要抱太大的希望

您可以轻松地“展开”循环以获得非常小的收益，代价是增加代码行（以空间换取性能）。随着位集和数组的增大，该方案变得单调乏味

std::bitset<4> b     (std::string("1001"));
std::array<int, 4> a {{5,4,3,1}};

// loop form
int sum = 0;               
for (uint i=0; i < 4; ++i) // stride increment, test end-of-loop
{
   if (b[i]) sum += a[i];
}                          // end-of-loop jump
std::cout << "\n  sum: " << sum << std::endl;


// unrolled loop form -- no stride increment, 
//                       no end-of-loop test, and
//                       no end-of-loop jump
sum = 0;
if (b[0]) sum += a[0];    
if (b[1]) sum += a[1];
if (b[2]) sum += a[2];
if (b[3]) sum += a[3];
// bigger array, more lines ...

std::cout << "\n  sum: " << sum << std::endl;

std:：位集b（std:：string（“1001”）；
std：：数组a{5,4,3,1}；
//循环形式
整数和=0；
对于（uint i=0；i<4；++i）//步幅增量，循环测试结束
{
如果（b[i]）和+=a[i]；
}//循环结束跳转
std：：不欢迎使用堆栈溢出！StackOverflow期待您的加入，我们也会。请更新您的问题，以显示您已在某个应用程序中尝试过的内容。有关更多信息，请参阅，并选择：）您将需要一个循环来添加多个位。循环的复杂程度取决于您的实现。对于您想要的内容，没有二进制操作。更正：您可能不需要循环，但操作需要重复。嗨，托马斯，谢谢您的回答。然而，我仍然感到困惑。你所说的“操作需要重复”是什么意思？许多现代编译器允许使用push和popping pragma指令，例如，专门指定要展开的给定（简单）循环，以防您想求助于这种优化。可能值得一提的是，我们不必改变
b
；在本例中，位集和数组的大小相同，因此我们可以使用
i
iterate（以及一些简单的索引映射逻辑）检查相应的位。