c - 在位数组中找到第一个零

Question

我有一个位图

uint64_t bitmap[10000] 

跟踪系统中分配的资源。现在的问题是如何有效地找到此位图中的第一个未设置(零)位？

我知道 glibc 中有 ffsll(unsigned long long) 用于查找第一个设置位，我假设它使用硬件指令来完成。

要在我的例子中使用这个函数，首先我需要初始化数组以将每一位设置为 1，然后当我进行资源分配时，我必须线性搜索数组以找到第一个非零单词。然后使用 ffsll() 找到第一个设置位。

我怎样才能做得更快？

更新:我在 x86-64 cpu 上。

Answer 1

您可以维护位图的树，以高效地找到最低位集。在 64 位 CPU 上，您只需将树深度设置为 3 即可跟踪 4096 个 64 位元素——这意味着只需使用三个 ffsll 调用。

基本上，这是通过将数组分成 64 字 block 并为每个 block 分配一个 64 位索引来实现的。索引字的一位被设置当且仅当对应的位集字已设置所有位。当您更改位集中的位时，您会调整相应的索引字。

然后您可以在顶部构建另一个索引数组以形成一棵树。

它需要在每个位更改上做一些额外的工作，但与您在需要空闲位时不必线性搜索位集所节省的成本相比，额外工作(和存储)的总量可以忽略不计。