大家工作中对位操作的使用是什么态度

直观

看法

态度

方便

76 条回复 • 2019-08-01 10:48:24 +08:00

1

jaskle

2019-07-30 18:41:17 +08:00 via Android

非密集计算用位操作我决定扇死他，我现在翻翻以前写的 c 代码都想扇自己，为了省内存各种可读性的降低，后期维护加功能麻烦的一批！

2

invoke

2019-07-30 18:42:28 +08:00

15

写的时候觉得挺牛逼的。

维护的时候觉得挺傻逼的。

3

jaskle

2019-07-30 18:43:05 +08:00 via Android

以前害怕 int 占用大，布尔型用 uchar 的 0 和 1，最后知道真相的我眼泪掉下来

4

des

2019-07-30 18:46:56 +08:00 via Android

2

一般封装了再使用，也还行

5

qq976739120

2019-07-30 18:49:37 +08:00

出了刷题,我还没在工作中使用过位运算,业务代码里用位运算要么被实习生崇拜,要么被队友喷

6

zqx

2019-07-30 18:50:20 +08:00 via Android

比如 !!~a.indexOf(b)算吗

7

lihongjie0209

OP

2019-07-30 18:51:32 +08:00

@qq976739120 #5 最近也是刷题的时候用的比较多, 项目上刚好有个场景可以使用就打算上, 结果领导说"不直观", 看来确实如此, 少用为好

8

across

2019-07-30 18:52:01 +08:00

封装成一个 enum + class····
不然确实不直观。

9

lihongjie0209

OP

2019-07-30 18:52:25 +08:00

@across #8 嗯谢谢建议

10

ljzxloaf

2019-07-30 18:55:52 +08:00 via iPhone

Bitset

11

lihongjie0209

OP

2019-07-30 18:57:45 +08:00

@ljzxloaf #10 一般情况下直接用 int/long, 除非你的状态超过了 32/64 种

12

loginbygoogle

2019-07-30 18:58:47 +08:00

能不用就不用

13

kx5d62Jn1J9MjoXP

2019-07-30 19:23:57 +08:00 via Android

现实中没见过谁用的，只有 Android 源码里面会用

14

zartouch

2019-07-30 19:30:42 +08:00

1

我们用的很多

主要是数据量大（ 100G - 200G jvm heap ），可以省内存。
二是系统要求延迟尽可能低，所以很多操作时间复杂度要尽量优化。

除非系统对性能没有要求否则我很难想象不需要位操作。

15

lihongjie0209

OP

2019-07-30 19:31:58 +08:00

@zartouch #14 可读性和性能之间的权衡

16

mason961125

2019-07-30 19:32:33 +08:00 via iPhone

嵌入式 /单片机各种通信协议不用位运算麻烦死你。（微笑

17

LeeSeoung

2019-07-30 19:33:23 +08:00

如果是变动不大要求性能高的，特别是算法实现的用位操作是非常合适的。。如果是普通业务功能，拖出去打~

18

maichael

2019-07-30 19:34:51 +08:00

除非必要，能不用就用。

19

lihongjie0209

OP

2019-07-30 19:36:00 +08:00

@mason961125 #16 毕竟比较底层

20

q397064399

2019-07-30 19:41:28 +08:00

3

过早优化是万恶之源

21

winterfell30

2019-07-30 19:42:51 +08:00

@jaskle 求教，char 不能省空间吗

22

orzorzorzorz

2019-07-30 19:44:18 +08:00

最多用简单的运算，比如 ~~ 之类的

23

littlewing

2019-07-30 19:45:42 +08:00 via iPhone

@winterfell30 如果你这个 char 在 struct 里的话，因为字节对其的原因，很可能对齐到 4 字节上去了

24

GeruzoniAnsasu

2019-07-30 19:46:20 +08:00

难到你们写的东西都不需要

status = STAT_A | STAT_B ?

25

liuxey

2019-07-30 19:46:54 +08:00

除了底层软件，操作系统，数据库，驱动等，应用层用位操作就是作死

26

coolair

2019-07-30 20:06:37 +08:00

铁定不用啊，过一天自己都看不明白是啥意思。

27

jaskle

2019-07-30 20:22:54 +08:00 via Android

2

@winterfell30
目前 cpu 单周期最小 32 位，所以为了提高存取效率单个 uchar 会占用 4 个字节，也就是 int 大小。当然可以使用紧缩型编译，但会导致一个 uchar 会先读取整合相邻 4 字节，然后通过移位拿出属于他的 1 字节 uchar。所以读取周期会是 2 个，写入就更麻烦了……
这也就是我们常说的 4 字节对齐，非 4 字节对齐会极大耗费 cpu，一般来讲编译器将所有变量的起始地址都对齐 4 字节，这么来讲一个 uchar 和 int 内存开销是一致的，但 uchar 运算开销倍增！

28

Raymon111111

2019-07-30 20:28:48 +08:00

...

没什么必要就别用了

又优化不了多少性能

29

winterfell30

2019-07-30 20:42:31 +08:00

@jaskle 好的多谢，目前项目中有一个对内存要求很高的地方就是用 char 存的 int 类型，然后用 pack(1)的方法强制了 1 个字节对齐，CPU 这块还没有评估

30

xuanbg

2019-07-30 20:45:57 +08:00

多种状态复合判断的时候，位操作挺好使的。

31

rayhy

2019-07-30 21:16:53 +08:00 via Android

用位操作算 flag 不是蛮常用的吗？

32

summer20100514

2019-07-30 21:42:42 +08:00 via Android

2

果然 v 站都是纯程序员不搞嵌入式

33

gamexg

2019-07-30 21:51:40 +08:00

@GeruzoniAnsasu #24 +1
状态、错误代码不用位运算？
另外实现二进制协议也需要位运算。

34

Takamine

2019-07-30 22:16:21 +08:00 via Android

什么，你说 hashmap，hash 一致性算法用位运算？好，我知道了，那就直接取个模。:doge:

35

kaminic

2019-07-30 22:20:09 +08:00 via Android

大小端转换
颜色值顺序转换比如 rgba 转 abgr
用位操作简单快速
所以还是看需求吧，位操作不是洪水猛兽

36

ysn2233

2019-07-30 22:51:46 +08:00

1

>>这种还是经常用的

37

OhYee

2019-07-30 23:02:33 +08:00

1

我觉得我就是你们要喷的用位运算的。
可是用位运算真的解决了很多后期的问题，而且我封装好并且写了注释

个人认为该用的话还是有必要用的，可读性可以靠注释和封装来弥补。

38

AlvaIM

2019-07-30 23:08:50 +08:00

4

现在的年轻人怎么啦，基础的东西学不会还则罢了，居然学不会还喷。

39

socradi

2019-07-30 23:38:50 +08:00

位运算在某些地方还是蛮方便的，比如读二进制文件。可以不用位运算的地方就尽量不用，可读性不太好。

40

iwtbauh

2019-07-30 23:39:11 +08:00 via Android

@jaskle #3

那你可能需要看看<<迷失的 C 结构打包艺术>>： https://github.com/ludx/The-Lost-Art-of-C-Structure-Packing/blob/master/README.md

41

iwtbauh

2019-07-30 23:40:45 +08:00 via Android

@mason961125 #16

为什么不用位域呢

42

mason961125

2019-07-30 23:46:34 +08:00

@iwtbauh #41 读 I/O 电平存一个字节为啥要用位域？

43

iwtbauh

2019-07-30 23:50:51 +08:00 via Android

3

@jaskle #27

不对。对齐的目的是防止跨越对齐边界读。

比如你使用的指令是 32 位操作指令。你必须使内存地址为 32 位的倍数。否则可能出现 3 种情况：

1. 你的 CPU 支持非对齐访问（如 Intel 家族）。这时性能会降低。
2. 你的 CPU 不支持非对齐房屋，但编译器发现你在这么做，于是编译器将代码展开成两次读取，然后用位运算得出正确结果。性能降低。
3. 你的 CPU 不支持非对齐访问，同时因为你的写法的原因（考虑到使用 void *指针倒了一次编译器已经没法理解了），编译器不会采取额外操作，运行时，你的程序触发总线错误。

而 1 字节的 char 不会使用 32 位的读取指令读取，用的是 8 位操作的指令，没有位运算，它也不会用两个 CPU 周期。性能没有损失。而且，因为能更高效的利用 CPU 高速缓存，实际上性能会更好！对于编译器，除非有必要，编译器尽可能不把 char 扩充。

44

iwtbauh

2019-07-30 23:59:36 +08:00 via Android

1

@mason961125 #42

#16 “各种通信协议不用位运算麻烦死你”。

比如向总线发送 5 位的 a，10 位 b，15 位 c，6 自己校验和。这时候用位域的话就不用自己手写位运算填充了呀。

45

iwtbauh

2019-07-31 00:28:26 +08:00 via Android

乘 /除 2 的倍数时，我习惯写成移位

如果需要操作某种二进制协议 /文件格式时，我优先使用位域，但有时也会使用位运算

如果只是为了省内存，除非是极端情况（硬件条件极其恶劣或者运算强度需要压榨出机器最后一丝性能）拒绝使用。

46

iwtbauh

2019-07-31 00:30:29 +08:00 via Android

@iwtbauh #45 额，不是 2 的倍数，2^n，这叫什么，是幂吗，数学渣渣哭了

47

muzhidianzi

2019-07-31 00:48:37 +08:00 via Android

@jaskle 小白求大佬展开讲讲？还一直没思考过这个

48

muzhidianzi

2019-07-31 00:54:09 +08:00 via Android

@jaskle 才发现楼下有解释尴尬下次耐心看完再提问多谢大佬点出问题所在

49

jaskle

2019-07-31 07:50:51 +08:00 via Android

@iwtbauh 准确的说 x86 确实有读取和写入单字节的指令，不过这并不代表他是个单周期指令，退 1w 步讲，内存条数据总线单周期最小读取是 4 个字节，当然不排除 cpu 缓存的存在。在单片机之类的环境表现尤为突出，当年使用某国产指纹芯片 as605 不对齐 cpu 竟然直接异常。st 系列好很多，但是在遇到跨页读取（通过强转读取通讯数据 buf 的 4 字节）仍然会出现读取数据错误（这个问题查了很久）。
当然这个话题并不是为了抬杠，而是想说明 uchar 作为布尔是没有任何意义的，所占用空间(编译器强制 4 对齐)和计算时间(≥1 个周期)都没有任何优势。

50

jaskle

2019-07-31 07:54:15 +08:00 via Android

对于位操作我的想法是看计算类型以及计算量，主要考虑到可读性和开发效率。如果对位计算有兴趣可以阅读一下 bitmap 算法相关书籍

51

ttgo

2019-07-31 08:00:11 +08:00

偶尔用一下，炫技。。

52

iwtbauh

2019-07-31 08:56:53 +08:00 via Android

@jaskle #49

“所占用空间(编译器强制 4 对齐)和计算时间(≥1 个周期)都没有任何优势。”

看#43：

“对于编译器，除非有必要，编译器尽可能不把 char 扩充。” 除非是没办法了，编译器是有多想不开才会把 char 对齐到 4 字节啊。

“它也不会用两个 CPU 周期。性能没有损失。而且，因为能更高效的利用 CPU 高速缓存，实际上性能会更好” 我反正没有见过哪个现代处理器是违反了这一条的，可能有很罕见的处理器上不一样吧。

不对齐访问异常很正常，比如 sun spark 就是这样的。但是不同的数据类型对齐要求不一样，char 没有对其要求，16 位的 short 要求按照 2 字节对齐，32 位的 int 要求 4 字节对齐，64 位的 long 要求 8 字节对齐。

53

szq8014

2019-07-31 09:09:37 +08:00

@jaskle 哈哈哈哈

54

monsterxx03

2019-07-31 09:29:04 +08:00

二进制协议解析肯定要用，比如之前写 dns 协议 parser 的时候.
bitmap 和相关变种算法里很常用, 比如 bloom filter, 你得先实现个 bit array 吧.

55

momocraft

2019-07-31 09:32:15 +08:00

如果语义一致（比如可 | & 复合）用位运算是最自然的

56

Chowe

2019-07-31 09:48:27 +08:00

对不起我不仅用位运算我还各种 goto 外加直接访问物理内存:doge

57

inhzus

2019-07-31 09:49:06 +08:00 via Android

Golang 没有 enum 用位运算表示类型很正常吧…

58

Harv

2019-07-31 10:21:44 +08:00

开发时简单运算顺手就用，但一般是发布调试前统一改，统一优化。
至于你们说后期维护...一般都会把原式注释放后面的。如果不带注释，读起来是真的伤身体。

59

junbaor

2019-07-31 10:24:34 +08:00

代码是给人看的，顺便让机器执行一下。如果不是基础框架，并且性能瓶颈不在那一块，建议直接打死。😃

60

AlphaTr

2019-07-31 10:50:44 +08:00

不抵触，不滥用；优先保证语义的清晰；然后才考虑性能

61

wangyaominde

2019-07-31 11:38:11 +08:00

之前写嵌入式，还是位操作好用，如果为了维护，还是要尽量写好注释

62

pmispig

2019-07-31 11:52:37 +08:00

嵌入式一般都是位操作，节省内存和流量带宽

63

karllynn

2019-07-31 11:55:16 +08:00

单片机写过没，老铁

64

jaskle

2019-07-31 12:10:31 +08:00 via Android

@iwtbauh emmmm，其实你可以连续定义 2 个 uchar 然后断点，用&拿出地址，看看是不是 4 字节对齐

65

iwtbauh

2019-07-31 12:52:13 +08:00

2

@jaskle #64

编译器：
gcc (Debian 8.3.0-6) 8.3.0
Copyright (C) 2018 Free Software Foundation, Inc.

源码：
#include <stdio.h>

int main()
{
unsigned char a;
unsigned char b;

unsigned short c;
unsigned short d;

unsigned long e;

printf("%p, %p\n", &a, &b);
printf("%p, %p\n", &c, &d);
printf("%p\n", &e);

return 0;
}

构建目标：x86_64-pc-linux-gnu
构建指令：gcc -fno-pie -no-pie -Wall -O3 test.c

运行：
./a.out
0x7ffc780f27d2, 0x7ffc780f27d3
0x7ffc780f27d4, 0x7ffc780f27d6
0x7ffc780f27d8

uchar 没有对齐
ushort 按 2 字节对其
ulong 按 8 字节对其

66

RayeGong

2019-07-31 13:48:00 +08:00

@invoke 真理后期需求修改 review 的时候简直觉得自己脑积水

67

imycc

2019-07-31 13:57:44 +08:00 via iPhone

可以写，但是你得在位运算上面留一段注释说明意图跟原理。这也适用于其他为了让程序更高效而逻辑不直观的地方。

68

shawndev

2019-07-31 16:13:30 +08:00

Clean Code 一书最受启发的一点：不要把抽象层级不同的代码放在一起。

比如 IO 操作和报文校验。正则表达式和 rpc 调用。

基于这个共识，位操作能用就用。

69

toma77

2019-07-31 16:23:14 +08:00

写权限系统的时候用位运算比较好

70

jaskle

2019-07-31 17:46:46 +08:00 via Android

@iwtbauh 我刚刚试了一下 win 下也确实没有对齐，只有单片机是 4 对齐的，估计还是与 cup 指令集有关系。
如果申请＞ 1 字节数组的话会强制对齐 4 字节。
感谢。

71

xxdd

2019-07-31 18:10:57 +08:00

项目中没必要维护成本远远大于省下的性能成本。

72

Bown

2019-07-31 19:15:27 +08:00

BLE 开发必备，传输速度太慢了，不自定义二进制协议用户没法用

73

spadger

2019-07-31 19:58:47 +08:00

位域了解下。

74

ShawyerPeng

2019-07-31 22:04:24 +08:00

判断某个状态是否存在的场景使用位运算不是挺常见的吗，比如订单状态的枚举值分别有：1-已取消(OrderStatusEnum.Canceled)，2-已下单，4-待处理，8-已支付，16-待出行，32-已成交。新增订单某个状态位的时候，只需要进行异或运算 orderStatus |= OrderStatusEnum.XXX ；删除某个状态位时只需要 orderStatus ^= OrderStatusEnum.XXX ；判断是否存在某个状态时，只需要用(orderStatus & OrderStatusEnum.XXX) ==0 判断即可。

75

metrxqin

2019-07-31 23:49:00 +08:00 via Android

对 2^N 求模：x & (2^N - 1)
乘或者整除 2^N：X < N 或者 X > N
如果数值集合为{0, 2, 4, N } n = 2^x, x=1, 2, 3...
则可以使用一个字节表达 256 种数值，假设这些数值被表示用于分配堆内存大小（ Buddy Allocator) 这只需要一个字节 X 便足以表达任意大小（最大不超过 2^255)（代表 2 的幂），执行 2 < X 还原真实空间大小。

这样看来还有有点用处的。

76

nodwang

2019-08-01 10:48:24 +08:00

@iwtbauh 实践是检验真理的唯一标准,看这个贴子让我有一种做过山车的感觉, 哦学到了->额,不对->哦学到了->诶,还不对,实践出真知,感谢