对于<实现std::bitset运算符的最优化方法是什么？对应于无符号整数表示的比较（它应该适用于more than 64 bits的位集）？
一个简单的实现将是：
template<std::size_t N>
bool operator<(const std::bitset<N>& x, const std::bitset<N>& y)
{
for (int i = N-1; i >= 0; i--) {
if (x[i] && !y[i]) return false;
if (!x[i] && y[i]) return true;
}
return false;
}
当我说“最优化的方式”时，我正在寻找使用按位运算和元编程技巧（以及类似的东西）的实现。
编辑：我认为我找到了诀窍：模板元编程用于编译时递归和右位移，以便将位集比较为几个无符号长整数。但不明白如何做到这一点......
明显的优化是
template<std::size_t N>
bool operator<(const std::bitset<N>& x, const std::bitset<N>& y)
{
for (int i = N-1; i >= 0; i--) {
if (x[i] ^ y[i]) return y[i];
}
return false;
}
除此之外，因为没有符合标准的方法来访问它们，所以使用更多的每次测试应该是不可能的。您可以对x.to_string() < y.to_string()进行基准测试，并希望to_string()和字符串比较优于比bitset的按位访问，但这是一个很长的镜头。
虽然你说位集，你真的不是在谈论任意精度无符号整数比较。如果是这样，那么你可能不会轻易做得更好，然后包装GMP。
从他们的网站：
GMP经过精心设计，尽可能快，适用于小型操作数和大型操作数。通过使用全字作为基本算术类型，通过使用快速算法，针对大量CPU的最常见内循环的高度优化的汇编代码以及通常强调速度来实现速度。
我只是查看了源代码，但不幸的是（除非，希望，我错了），他们似乎没有给你一个特定的位块就地访问const & unsigned long。如果他们这样做，那么你可以执行模板递归，并有效地比较每个unsigned long而不是无符号长整数中的每个位。
毕竟，如果A < B，那么不仅应该每个最重要的位a <= b，也是每个最重要的块A[i] <= B[i]。
我不想这么说，但我可能会在C ++ 11的std::array上使用递归来推动我自己。如果您可以访问这些块，那么您可以使用模板递归函数来轻松完成此操作（因为我确定您知道，因为您要求进行元编程），为编译器提供了很好的优化机会。
总而言之，不是一个好的答案，但这就是我要做的。
顺便提一句，这是个好问题。
===========
这应该采用三种方法：具有最新upvotes的方法，我描述的块策略和模板递归变体。我使用位集填充矢量，然后使用指定的比较器函数重复排序。
快乐的黑客！
我的电脑输出：
RUNTIMES:
compiled g++ -std=c++11 -Wall -g test.cpp
std::bitset 4530000 (6000000 original in OP)
Block-by-block 900000
Template recursive 730000
compiled g++ -std=c++11 -Wall -g -O3 test.cpp
RUNTIMES:
std::bitset 700000 (740000 original in OP)
Block-by-block 470000
Template recursive 530000
C ++ 11代码：
#include <iostream>
#include <bitset>
#include <algorithm>
#include <time.h>
/* Existing answer. Note that I've flipped the order of bit significance to match my own */
template<std::size_t N>
class BitByBitComparator
{
public:
bool operator()(const std::bitset<N>& x, const std::bitset<N>& y) const
{
for (int i = 0; i < N; ++i) {
if (x[i] ^ y[i]) return y[i];
}
return false;
}
};
/* New simple bit set class (note: mostly untested). Also note bad
design: should only allow read access via immutable facade. */
template<std::size_t N>
class SimpleBitSet
{
public:
static const int BLOCK_SIZE = 64;
static const int LOG_BLOCK_SIZE = 6;
static constexpr int NUM_BLOCKS = N >> LOG_BLOCK_SIZE;
std::array<unsigned long int, NUM_BLOCKS> allBlocks;
SimpleBitSet()
{
allBlocks.fill(0);
}
void addItem(int itemIndex)
{
// TODO: can do faster
int blockIndex = itemIndex >> LOG_BLOCK_SIZE;
unsigned long int & block = allBlocks[blockIndex];
int indexWithinBlock = itemIndex % BLOCK_SIZE;
block |= (0x8000000000000000 >> indexWithinBlock);
}
bool getItem(int itemIndex) const
{
int blockIndex = itemIndex >> LOG_BLOCK_SIZE;
unsigned long int block = allBlocks[blockIndex];
int indexWithinBlock = itemIndex % BLOCK_SIZE;
return bool((block << indexWithinBlock) & 0x8000000000000000);
}
};
/* New comparator type 1: block-by-block. */
template<std::size_t N>
class BlockByBlockComparator
{
public:
bool operator()(const SimpleBitSet<N>& x, const SimpleBitSet<N>& y) const
{
return ArrayCompare(x.allBlocks, y.allBlocks);
}
template <std::size_t S>
bool ArrayCompare(const std::array<unsigned long int, S> & lhs, const std::array<unsigned long int, S> & rhs) const
{
for (int i=0; i<S; ++i)
{
unsigned long int lhsBlock = lhs[i];
unsigned long int rhsBlock = rhs[i];
if (lhsBlock < rhsBlock) return true;
if (lhsBlock > rhsBlock) return false;
}
return false;
}
};
/* New comparator type 2: template recursive block-by-block. */
template <std::size_t I, std::size_t S>
class TemplateRecursiveArrayCompare;
template <std::size_t S>
class TemplateRecursiveArrayCompare<S, S>
{
public:
bool operator()(const std::array<unsigned long int, S> & lhs, const std::array<unsigned long int, S> & rhs) const
{
return false;
}
};
template <std::size_t I, std::size_t S>
class TemplateRecursiveArrayCompare
{
public:
bool operator()(const std::array<unsigned long int, S> & lhs, const std::array<unsigned long int, S> & rhs) const
{
unsigned long int lhsBlock = lhs[I];
unsigned long int rhsBlock = rhs[I];
if (lhsBlock < rhsBlock) return true;
if (lhsBlock > rhsBlock) return false;
return TemplateRecursiveArrayCompare<I+1, S>()(lhs, rhs);
}
};
template<std::size_t N>
class TemplateRecursiveBlockByBlockComparator
{
public:
bool operator()(const SimpleBitSet<N>& x, const SimpleBitSet<N>& y) const
{
return TemplateRecursiveArrayCompare<x.NUM_BLOCKS, x.NUM_BLOCKS>()(x.allBlocks, y.allBlocks);
}
};
/* Construction, timing, and verification code */
int main()
{
srand(0);
const int BITSET_SIZE = 4096;
std::cout << "Constructing..." << std::endl;
// Fill a vector with random bitsets
const int NUMBER_TO_PROCESS = 10000;
const int SAMPLES_TO_FILL = BITSET_SIZE;
std::vector<std::bitset<BITSET_SIZE> > allBitSets(NUMBER_TO_PROCESS);
std::vector<SimpleBitSet<BITSET_SIZE> > allSimpleBitSets(NUMBER_TO_PROCESS);
for (int k=0; k<NUMBER_TO_PROCESS; ++k)
{
std::bitset<BITSET_SIZE> bs;
SimpleBitSet<BITSET_SIZE> homemadeBs;
for (int j=0; j<SAMPLES_TO_FILL; ++j)
{
int indexToAdd = rand()%BITSET_SIZE;
bs[indexToAdd] = true;
homemadeBs.addItem(indexToAdd);
}
allBitSets[k] = bs;
allSimpleBitSets[k] = homemadeBs;
}
clock_t t1,t2,t3,t4;
t1=clock();
std::cout << "Sorting using bit-by-bit compare and std::bitset..." << std::endl;
const int NUMBER_REPS = 100;
for (int rep = 0; rep<NUMBER_REPS; ++rep)
{
auto tempCopy = allBitSets;
std::sort(tempCopy.begin(), tempCopy.end(), BitByBitComparator<BITSET_SIZE>());
}
t2=clock();
std::cout << "Sorting block-by-block using SimpleBitSet..." << std::endl;
for (int rep = 0; rep<NUMBER_REPS; ++rep)
{
auto tempCopy = allSimpleBitSets;
std::sort(tempCopy.begin(), tempCopy.end(), BlockByBlockComparator<BITSET_SIZE>());
}
t3=clock();
std::cout << "Sorting block-by-block w/ template recursion using SimpleBitSet..." << std::endl;
for (int rep = 0; rep<NUMBER_REPS; ++rep)
{
auto tempCopy = allSimpleBitSets;
std::sort(tempCopy.begin(), tempCopy.end(), TemplateRecursiveBlockByBlockComparator<BITSET_SIZE>());
}
t4=clock();
std::cout << std::endl << "RUNTIMES:" << std::endl;
std::cout << "\tstd::bitset \t" << t2-t1 << std::endl;
std::cout << "\tBlock-by-block \t" << t3-t2 << std::endl;
std::cout << "\tTemplate recursive \t" << t4-t3 << std::endl;
std::cout << std::endl;
std::cout << "Checking result... ";
std::sort(allBitSets.begin(), allBitSets.end(), BitByBitComparator<BITSET_SIZE>());
auto copy = allSimpleBitSets;
std::sort(allSimpleBitSets.begin(), allSimpleBitSets.end(), BlockByBlockComparator<BITSET_SIZE>());
std::sort(copy.begin(), copy.end(), TemplateRecursiveBlockByBlockComparator<BITSET_SIZE>());
for (int k=0; k<NUMBER_TO_PROCESS; ++k)
{
auto stdBitSet = allBitSets[k];
auto blockBitSet = allSimpleBitSets[k];
auto tempRecBlockBitSet = allSimpleBitSets[k];
for (int j=0; j<BITSET_SIZE; ++j)
if (stdBitSet[j] != blockBitSet.getItem(j) || blockBitSet.getItem(j) != tempRecBlockBitSet.getItem(j))
std::cerr << "error: sorted order does not match" << std::endl;
}
std::cout << "success" << std::endl;
return 0;
}
如何检查XOR的最高位？
bool operator<(const std::bitset<N>& x, const std::bitset<N>& y)
{
return y[fls(x^y)]
}
int fls(const std::bitset<N>& n) {
// find the last set bit
}
fps的一些想法可以在这里找到http://uwfsucks.blogspot.be/2007/07/fls-implementation.html。
如果您愿意采用STL bitset更改的解决方案，您可以使用
template<int n>
bool compare(bitset<n>& l, bitset<n>& r){
if(n > 64){
typedef array<long, (n/64)> AsArray;
return *reinterpret_cast<AsArray*>(&l)
< *reinterpret_cast<AsArray*>(&r);
}//else
return l.to_ulong() < r.to_ulong();
}
编译器抛出if的无关分支
好吧，有很好的旧memcmp。它在某种意义上是脆弱的，它取决于std::bitset的实施。因此可能是不可用的。但是假设模板创建了一个不透明的ints数组是合理的。并没有其他簿记领域。
template<std::size_t N>
bool operator<(const std::bitset<N>& x, const std::bitset<N>& y)
{
int cmp = std::memcmp(&x, &y, sizeof(x));
return (cmp < 0);
}
这将唯一确定bitsets的排序。但它可能不是人类直观的秩序。它取决于哪个位用于哪个集合成员索引。例如，索引0可以是前32位整数的LSB。或者它可能是前8位字节的LSB。
我强烈建议使用单元测试来确保它实际上适用于它的使用方式。 ; - >