C＃中的位域

Question

所以，bitfields。具体来说，是大位域。我理解如何操作位域中的单个值，但是如何在大型集合上执行此操作，例如：

uint[] bitfield = new uint[4] { 0x0080000, 0x00FA3020, 0x00C8000, 0x0FF00D0 };

我遇到的具体问题是在整个阵列中进行左右移位。例如，如果我做了＆gt;＆gt;在上面的数组上4 ，我最终得到：

uint[4] { 0x0008000, 0x000FA302, 0x000C800, 0x00FF00D };

现在，这里的（过于简单的）算法可能看起来像（这是我在运行中编写代码）：

int shift = 4;
for (int i = 0; i <= shift; i++) {
    for (int j = bitfield.GetUpperBound(0); j > 0; j--) {
        bitfield[j] = bitfield[j] >> 1;
        bitfield[j] = bitfield[j] + ((bitfield[j-1] & 1) << (sizeof(uint)*8));
    }
    bitfield[0] = bitfield[0] >> 1;
}

是否内置了可以轻松处理此类数据的内容？

Answer 1

是什么让你认为BitArray在内部使用bool？它使用布尔值来表示API方面的位，但我认为它使用了int []。

Answer 2

我不确定这是否是最佳方式，但这可行（将班次限制在0-31范围内。

    public static void ShiftLeft(uint[] bitfield, int shift) {

        if(shift < 0 || shift > 31) {
            // handle error here
            return;
        }

        int len = bitfield.Length;
        int i = len - 1;
        uint prev = 0;

        while(i >= 0) {
            uint tmp        = bitfield[i];
            bitfield[i] = bitfield[i] << shift;
            if(i < len - 1) {
                bitfield[i] |= (uint)(prev & (1 >> shift) - 1 ) >> (32 - shift);
            }
            prev = tmp;

            i--;
        }

    }

    public static void ShiftRight(uint[] bitfield, int shift) {

        if(shift < 0 || shift > 31) {
            // handle error here
            return;
        }
        int len = bitfield.Length;
        int i = 0;
        uint prev = 0;

        while(i < len) {
            uint tmp        = bitfield[i];
            bitfield[i] = bitfield[i] >> shift;
            if(i > 0) {
                bitfield[i] |= (uint)(prev & (1 << shift) - 1 ) << (32 - shift);
            }
            prev = tmp;

            i++;
        }

    }

PD：通过此更改，您应该能够处理大于31位的移位。可以重构，使它看起来不那么难看，但在我的测试中，它的工作原理并没有太糟糕的性能（除非，实际上有一些内置的处理大型位集，可能就是这种情况）。

    public static void ShiftLeft(uint[] bitfield, int shift) {

        if(shift < 0) {
            // error
            return;
        } 

        int intsShift = shift >> 5;

        if(intsShift > 0) {
            if(intsShift > bitfield.Length) {
                // error
                return;
            }

            for(int j=0;j < bitfield.Length;j++) {
                if(j > intsShift + 1) {     
                    bitfield[j] = 0;
                } else {
                    bitfield[j] = bitfield[j+intsShift];
                }
            }

            BitSetUtils.ShiftLeft(bitfield,shift - intsShift * 32);
            return;
        }

        int len = bitfield.Length;
        int i = len - 1;
        uint prev = 0;

        while(i >= 0) {
            uint tmp    = bitfield[i];
            bitfield[i] = bitfield[i] << shift;
            if(i < len - 1) {
                bitfield[i] |= (uint)(prev & (1 >> shift) - 1 ) >> (32 - shift);
            }
            prev = tmp;

            i--;
        }

    }

    public static void ShiftRight(uint[] bitfield, int shift) {

        if(shift < 0) {
            // error
            return;
        } 

        int intsShift = shift >> 5;

        if(intsShift > 0) {
            if(intsShift > bitfield.Length) {
                // error
                return;
            }

            for(int j=bitfield.Length-1;j >= 0;j--) {
                if(j >= intsShift) {        
                    bitfield[j] = bitfield[j-intsShift];
                } else {
                    bitfield[j] = 0;
                }
            }

            BitSetUtils.ShiftRight(bitfield,shift - intsShift * 32);
            return;
        }


        int len = bitfield.Length;
        int i = 0;
        uint prev = 0;

        while(i < len) {
            uint tmp    = bitfield[i];
            bitfield[i] = bitfield[i] >> shift;
            if(i > 0) {
                bitfield[i] |= (uint)(prev & (1 << shift) - 1 ) << (32 - shift);
            }
            prev = tmp;

            i++;
        }

    }

Answer 3

使用扩展方法，您可以这样做：

public static class BitArrayExtensions
{
    public static void DownShift(this BitArray bitArray, int places)
    {
        for (var i = 0; i < bitArray.Length; i++)
        {
            bitArray[i] = i + places < bitArray.Length && bitArray[i + places];
        }
    }

    public static void UpShift(this BitArray bitArray, int places)
    {
        for (var i = bitArray.Length - 1; i >= 0; i--)
        {
            bitArray[i] = i - places >= 0 && bitArray[i - places];
        }
    }
}

不幸的是，我无法想出一种方法来重置移位运算符。 （主要是因为 BitArray 已被密封。）

如果您打算操作 int 或 uint ，您可以创建扩展方法，以便从 BitArray 中将位插入/提取位。 （ BitArray 有一个构造函数，它接受一个 int 的数组，但这只需要你那么远。）

Answer 4

这不包括具体的移位，但对于处理大型集合可能很有用。它在C中，但我认为它可以很容易地适应C＃

是否有实际限制比特掩码的大小？