使用“char”的布尔数组

Question

我创建了一个对象，它实际上表示存储在 char 中的 8 个布尔值的数组。我这样做是为了更多地了解按位运算符以及在 C 中创建自己的对象。所以我有两个问题：

1. 我可以确定下面的代码是否 总是有效吗？
2. 这是一个很好的实施吗 制作一个不会丢失的物品 在C中，除非你释放它 你自己。

代码：

/*
 *  IEFBooleanArray.h
 *  IEFBooleanArray
 *
 *  Created by ief2 on 8/08/10.
 *  Copyright 2010 ief2. All rights reserved.
 *
 */

#ifndef IEFBOOLEANARRAY_H
#define IEFBOOLEANARRAY_H

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>

typedef char * IEFBooleanArrayRef;

void IEFBooleanArrayCreate(IEFBooleanArrayRef *ref);
void IEFBooleanArrayRelease(IEFBooleanArrayRef ref);
int IEFBooleanArraySetBitAtIndex(IEFBooleanArrayRef ref, 
                                 unsigned index, 
                                 int flag);
int IEFBooleanArrayGetBitAtIndex(IEFBooleanArrayRef ref, 
                                 unsigned index);

#endif

---

/*
 *  IEFBooleanArray.c
 *  IEFBooleanArray
 *
 *  Created by ief2 on 8/08/10.
 *  Copyright 2010 ief2. All rights reserved.
 *
 */

#include "IEFBooleanArray.h"

void IEFBooleanArrayCreate(IEFBooleanArrayRef *ref) {
    IEFBooleanArrayRef newReference;

    newReference = malloc(sizeof(char));
    memset(newReference, 0, sizeof(char));
    *ref = newReference;
}

void IEFBooleanArrayRelease(IEFBooleanArrayRef ref) {
    free(ref);
}

int IEFBooleanArraySetBitAtIndex(IEFBooleanArrayRef ref, unsigned index, int flag) {
    int orignalStatus;

    if(index < 0 || index > 7)
        return -1;

    if(flag == 0)
        flag = 0;
    else
        flag = 1;

    orignalStatus = IEFBooleanArrayGetBitAtIndex(ref, index);
    if(orignalStatus == 0 && flag == 1)
        *ref = *ref + (int)pow(2, index);
    else if(orignalStatus == 1 && flag == 0)
        *ref = *ref - (int)pow(2, index);

    return 0;
}

int IEFBooleanArrayGetBitAtIndex(IEFBooleanArrayRef ref, unsigned index) {
    int result;
    int value;

    value = (int)pow(2, index);
    result = value & *ref;

    if(result == 0)
        return 0;
    else
        return 1;
}

我更喜欢 Objective-C，但我真的想更多地学习 C。有人可以要求我多做一些“作业”来提高自己吗？

谢谢你， IEF2

Answer 1

至于访问 char 对象中的位 #n，您可以使用移位和屏蔽来代替使用 pow() 函数：

设置位 #n：

a = a | (1 << n);

清除位 #n：

a = a & (~(1 << n));

获取位 #n：

return ((a >> n) & 1);

Answer 2

似乎没有人提到这一点（我很惊讶），但是......你不能告诉我你正在认真地做 malloc(sizeof(char)) 吗？这是一个非常小的分配。将其设为堆分配对象是没有意义的。只需将其声明为 char 即可。

如果您想要某种程度的封装，可以执行以下操作：typedef char IEFBoolArray; 并创建访问器函数来操作IEFBoolArray。或者甚至执行 typedef struct { char value; } IEFBoolArray; 但是考虑到数据的大小，在堆上一次分配这些数据简直就是疯狂。让该类型的使用者只需将其声明为内联并使用访问器即可。

此外...您确定要它是 char 吗？如果将其提升为更大的代码（例如 int），您可能会生成稍微更好的代码。

Answer 3

除了 Carl Norum 的观点之外：

1. 除非必须（即存储大量位值），否则不要以这种方式节省 char 空间。它要慢得多，因为您必须执行按位运算等。
2. 在大多数体系结构上，您通过分配 char 来浪费内存。在大多数现代架构上，一个指针比 char 多花费 4 到 8 倍的时间，而且您还拥有有关 malloced 块的数据。
3. 静态大小可能不是最好的方法，因为它不灵活。我认为使用特殊函数没有任何好处。

从第三点开始，类似：

typedef struct {
    uint64_t size;
    uint64_t *array;
}bitarray;

bitarray bitarray_new(uint64_t size) {
    bitarray arr;
    arr.size = size;
    arr.array = calloc(size/8);
    return arr;
}

void bitarray_free(bitarray arr) {
    free(arr.array);
}

void bitarray_set(bitarray arr, uint64_t index, int bit) {
  assert (index <= arr.size)
  if (bit)
    array[index/8] |= 1 << (index % 8);
  else
    array[index/8] ^= ~(1 << (index % 8));
}

void bitarray_get(bitarray arr, uint64_t index, int bit) {
  assert (index <= arr.size)
  return array[index/8] & 1 << (index % 8);
}

版权所有 2010 ief2。保留所有权利。

实际上并非如此。您自愿发布它们在cc-by-sa 许可，仅保留部分权利。此外，您希望我们阅读并修改代码，因此保留所有权利是没有意义的。

（PS。无论如何，我建议不要在限制性许可下发布琐碎的作品 - 它看起来不看起来很专业 - 除非你这样做有法律问题）

这是一个很好的实现，可以使对象在 C 中不会丢失，除非您自己释放它。

对不起？

Answer 4

1. 不要使用 < 检查无符号类型0，它没有意义，并且会在某些编译器上引起警告。
2. 不要使用未指定大小的无符号类型（unsigned int、unsigned char 等）。
3. 如果 flag == 0 为什么要将其设置为 0？
4. 我不喜欢在 typedef 中抽象出 *，但无论如何这都没有错误。
5. 您无需调用 memset() 将单个字节设置为 0。
6. 使用pow来计算位偏移量是疯狂的。查看 << 和 >> 运算符并使用它们，将
7. 您的 if 语句条件完全放在括号中，或者准备好调试痛苦在你的未来。
8. 如果您在 SetBitAtIndex 中使用按位运算符 & 和 | 而不是算术 + 和 - 函数，无论如何你都不需要所有那些复杂的 if 语句。
9. 您的 GetBitAtIndex 例程不会对 index 进行边界检查。

我认为，从该列表中，#9 是唯一一个意味着您的程序无法在所有情况下运行的选项。我没有对其进行详尽的测试——这只是初步检查。

Answer 5

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pow(2,index) 是生成位掩码的效率较低的方法之一。我可以想象使用 Ackermann 函数可能会更糟，但是 pow() 速度相当慢。您应该使用 (1< 代替。此外，设置/清除值中的位的 C'ish 方式看起来有所不同。这是最近的一个与此相关的问题：

• 设置/取消设置个人的简单方法bit

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如果你想以一种高效且可移植的方式在 C 中处理位，那么你真的应该看看 bit twiddling 页面，如果你提到的话，这里的每个人都会向你推荐“位”不知何故：

• http://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html

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以下代码序列：

if(result == 0)
        return 0;
    else
        return 1;

可以写成 return (result != 0);、return result 或 return !!result （如果结果应强制为 0 或 1）。尽管明确意图总是一个好主意，但大多数 C 程序员更喜欢“结果结果”；因为在 C 语言中这是明确意图的方式。 if 看起来很可疑，就像一个警告贴纸，上面写着“原始开发人员是 Java 人员，对位了解不多”之类的。

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newReference = malloc(sizeof(char));
memset(newReference, 0, sizeof(char));

malloc + memset(x,0,z) == calloc();

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您可以为 IEFBooleanArraySetBitAtIndex 报告错误（无效索引），但不能< /strong> 代表 IEFBooleanArrayGetBitAtIndex。这是不一致的。使错误报告统一，否则库的用户将搞砸错误检查。