对多个整数中的位进行计数..有更快的方法吗

counting bits across multiple integers... is there a faster way?

本文关键字：方法 整数      更新时间：2023-10-16

我有一个4长的数组，我想计算给定范围内的集合位数。这是我目前正在使用的函数（其中bitcount(uint64_t)是一个内联asm函数，它给出了参数中的设置位数）：

unsigned count_bits(const uint64_t *long_ptr, size_t begin, size_t end)
{
    uint64_t start_mask = ~((1L << (begin & 63)) - 1);
    uint64_t end_mask = ((1L << (end & 63)) - 1);
    if (begin >= 0 && begin < 64) {
        if (end < 64) {
            return bitcount(long_ptr[0] & start_mask & end_mask);
        } else if (end < 128) {
            return bitcount(long_ptr[0] & start_mask) + bitcount(long_ptr[1] & end_mask);
        } else if (end < 192) {
            return bitcount(long_ptr[0] & start_mask) + bitcount(long_ptr[1]) + bitcount(long_ptr[2] & end_mask);
        } else if (end<256) {
            return bitcount(long_ptr[0] & start_mask) + bitcount(long_ptr[1]) + bitcount(long_ptr[2]) + bitcount(long_ptr[3] & end_mask);
        } else {
            return bitcount(long_ptr[0] & start_mask) + bitcount(long_ptr[1]) + bitcount(long_ptr[2]) + bitcount(long_ptr[3]);
        }
    } else if (begin >= 64 && begin < 128) {
        if (end < 128) {
            return bitcount(long_ptr[1] & start_mask & end_mask);
        } else if (end < 192) {
            return bitcount(long_ptr[1] & start_mask) + bitcount(long_ptr[2] & end_mask);
        } else if (end < 256) {
            return bitcount(long_ptr[1] & start_mask) + bitcount(long_ptr[2]) + bitcount(long_ptr[3] & end_mask);
        } else {
            return bitcount(long_ptr[1] & start_mask) + bitcount(long_ptr[2]) + bitcount(long_ptr[3]);
        }
    } else if (begin >= 128 && begin < 192) {
        if (end < 192) {
            return bitcount(long_ptr[2] & start_mask & end_mask);
        } else if (end < 256) {
            return bitcount(long_ptr[2] & start_mask) + bitcount(long_ptr[3] & end_mask);
        } else {
            return bitcount(long_ptr[2] & start_mask) + bitcount(long_ptr[3]);
        }
    } else if (begin<256) {
        if (end < 256) {
            return bitcount(long_ptr[3] & start_mask & end_mask);
        } else {
            return bitcount(long_ptr[3] & start_mask);
        }
    } else {
        return 0;
    }
}

我发现这个代码的性能非常好，但我想知道我是否可以做些什么来加快它，或者重新设计算法是否可以提高性能。

我已经创建了两个具有零分支的不同版本，我认为应该选择David Wohlferd注释，因为它紧凑。我不相信任何分支版本会更快。处理器分支预测可以有效地消除一致数据上的跳跃。在没有分支的情况下，将一直对位计数4次（除非SSE？）。我将在这里发布我的第二个（非常短的）无分支版本。首先是复杂的比特计算。

unsigned bitcount2(const uint64_t *long_ptr, size_t begin, size_t end)
{
    uint64_t mask[] = { 0, 0, 0, ~((1ULL << (begin & 63)) - 1), -1LL, -1LL, -1LL, ((1ULL << (end & 63)) - 1), 0, 0, 0 };
    uint64_t* b_start = mask+(3 - begin / 64);
    uint64_t* b_end = mask + (7 - end / 64);
    return bitcount(long_ptr[0] & b_start[0] & b_end[0]) +
        bitcount(long_ptr[1] & b_start[1] & b_end[1]) +
        bitcount(long_ptr[2] & b_start[2] & b_end[2]) +
        bitcount(long_ptr[3] & b_start[3] & b_end[3]);
}
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