c++ - C/C++ : Bitwise operators on dynamically allocated memory

Question

在 C/C++ 中，是否有一种简单的方法可以将按位运算符(特别是左移/右移)应用于动态分配的内存？

例如，假设我这样做了:

unsigned char * bytes=new unsigned char[3];
bytes[0]=1;
bytes[1]=1;
bytes[2]=1;

我想要一种方法来做到这一点:

bytes>>=2;

(那么“字节”将具有以下值):

bytes[0]==0
bytes[1]==64
bytes[2]==64

为什么值应该是这样的:

分配后，字节如下所示:

[00000001][00000001][00000001]

但我希望将字节视为一长串位，如下所示:

[000000010000000100000001]

右移两位会导致这些位看起来像这样:

[000000000100000001000000]

当分成 3 个字节(因此是 0、64、64)时，最终看起来像这样:

[00000000][01000000][01000000]

有什么想法吗？我是否应该制作一个结构/类并重载适当的运算符？编辑:如果是这样，关于如何进行的任何提示？注意:我正在寻找一种方法(在一些指导下)自己实现它作为一种学习体验。

Answer 1

我假设您希望将位从一个字节传送到下一个字节，正如 John Knoeller 所建议的那样。

这里的要求是不够的。您需要指定相对于字节顺序的位顺序 - 当最低有效位超出一个字节时，转到下一个更高或下一个更低的字节。

不过，您所描述的内容过去在图形编程中很常见。您基本上已经描述了单色位图水平滚动算法。

假设“正确”意味着更高的地址但较低的有效位(即匹配两者的正常书写约定)单个位移位将类似于...

void scroll_right (unsigned char* p_Array, int p_Size)
{
  unsigned char orig_l = 0;
  unsigned char orig_r;

  unsigned char* dest = p_Array;

  while (p_Size > 0)
  {
    p_Size--;

    orig_r  = *p_Array++;
    *dest++ = (orig_l << 7) + (orig_r >> 1);

    orig_l = orig_r;
  }
}

为可变类次大小调整代码应该不是什么大问题。有明显的优化机会(例如一次处理 2、4 或 8 个字节)，但我会把它留给你。

不过，要向左移动，您应该使用一个单独的循环，该循环应从最高地址开始并向下工作。

如果要“按需”扩展，请注意，orig_l 变量包含上面的最后一个字节。要检查溢出，请检查 (orig_l << 7) 是否非零。如果您的字节在 std::vector 中，则在任一端插入应该没有问题。

编辑 我应该说 - 优化一次处理 2、4 或 8 个字节会产生对齐问题。例如，当从未对齐的 char 数组中读取 2 字节的字时，最好先读取奇数字节，这样以后的字读取都是偶数地址，直到循环结束。

在 x86 上这不是必需的，但它要快得多。在某些处理器上，这是必要的。只需根据基址 (address & 1)、(address & 3) 或 (address & 7) 进行切换，以处理循环之前开头的前几个字节。您还需要对主循环之后的尾随字节进行特殊处理。