c - 将三个坐标 (x,y,z) 编码为一个整数或 float

Question

我有一个 C 程序，它使用 MPI 来在进程之间发送 (x,y,z) 轴上特定点的坐标。因为发送的点是连续类型(二维数组的行) )我想对存储在结构中的坐标进行编码

  Struct pnts{

    int x;
    int y;
    int z;
  }pnt;

在一个数字(INTEGER/FLOAT)中，我需要对这三个坐标进行编码坐标是区间 [0, 2⁸] 内的整数例如:x = 16、y = 2、z = 4 相对于 x < y <z

有什么想法吗？

Answer 1

这是一件非常简单的事情，您需要将 3 个字节编码为 32 位整数，该整数允许 4 个字节。所以您需要的是

int32_t coordinates;

coordinates = x | (y << 8) | (z << 16);

然后您可以使用位标志掩码访问坐标。

测试程序:

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

int
main(void)
{
    int x = 16;
    int y = 2;
    int z = 4;
    int32_t coordinates = x | (y << 8) | (z << 16);

    fprintf(stdout, "x = %d\n", (coordinates & 0xFF));
    fprintf(stdout, "y = %d\n", ((coordinates >> 8) & 0xFF));
    fprintf(stdout, "z = %d\n", ((coordinates >> 16) & 0xFF));
    return 0;
}

但是你不能编码 256，因为它需要多一位，记住你从 2⁰ 开始，所以你只能用 8 位表示 255，所以这里有一个想法

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

#define XSHIFT 0
#define YSHIFT 9
#define ZSHIFT 18

#define GET_X(x) (((x) >> XSHIFT) & 0x1FF)
#define GET_Y(y) (((y) >> YSHIFT) & 0x1FF)
#define GET_Z(z) (((z) >> ZSHIFT) & 0x1FF)
#define ENCODE(x, y, z) (((x) << XSHIFT) | ((y) << YSHIFT) | ((z) << ZSHIFT))

int
main(void)
{
    int32_t coordinates = ENCODE(256, 0, 1);

    fprintf(stdout, "x = %d\n", GET_X(coordinates));
    fprintf(stdout, "y = %d\n", GET_Y(coordinates));
    fprintf(stdout, "z = %d\n", GET_Z(coordinates));
    return 0;
}

使用 32 位整数中剩余 8 位中的一位额外位。

注意:也许您(和其他人)认为定义 XSHIFT 是多余的，但我认为这些表达式更有意义并且是更容易阅读。我相信这是我从研究物理学中学到的东西，我很难在代码中看到像 x + 7 这样的东西，因为它是在从物理定律导出的数学表达式中。