使用联合测试字节数组中位的有效方法？

Question

我的数据有时最好被视为一个 10 字节的数组，有时是一个 80 位的数组。 也许是工会的工作？

用 10 个字节填充数组后，我扫描 80 位并测试是否设置。 在 ISR 中，扫描是逐位推进的，因此效率是关键。

现在我在每次中断时都这样做：

 volatile uint8_t bit_array[10]; // external to ISR
 volatile uint8_t bit_idx;
 volatile uint8_t byte_idx;
 
 // -----ISR---------
 
 static uint8_t abyte;   // temp byte from array

 if (bit_idx == 0) {     // at each new byte
   bit_idx = 1;          // begin at the lowest bit
   abyte = bit_array[byte_idx];
 }
 if (abyte & bit_idx) {
   // << do the thing >>
 }
 if ((bit_idx *= 2) == 0) { // idx << and test for done
   if (++byte_idx > 9) {    // try next byte
     byte_idx = 0;
     fill_array_again();
   }
 }
 

我有一种感觉，有一种方法可以创建一个联合，允许使用单个索引 0..79 直接扫描位，但我不太了解尝试它。

问题是：我可以这样做吗？ 并且：它可以有效吗？

Answer 1

您可以使用0 ... 79范围作为索引，而无需联合¹ 。 您可以使用index / 8获取数组中的字节索引，使用index % 8获取位位置（在该字节内）。

这肯定会简化您的代码； 但是，它是否会显着提高效率将取决于许多因素，例如目标 CPU 是什么以及编译器的智能程度。 但请注意，对于大多数编译器/架构来说，以8作为 RHS 的除法和余数运算是微不足道的，并且分别减少为位移位和简单掩码。

这是一个可能的大纲实现：

uint8_t data[10]; // The 10 bytes
uint8_t index = 0; // index of bits in 0 .. 79 range

void TestISR()
{
    // Test the indexed bit using combination of division and remainder ...
    if (data[index / 8] & (1 << (index % 8))) {
        // Do something
    }
    // Increment index ...
    if (++index > 79) {
        index = 0;
        refill_array();
    }
}

对于任何未能实现优化除法和余数运算的编译器，可以重写if语句：

    if (data[index >> 3] & (1 << (index & 7))) {
        // ...

---

¹请注意，任何实际使用联合的尝试都可能表现出未定义的行为。 在 C++ 中，从不是最后一个写入的联合成员中读取的是 UB（尽管它在 C 中是可以接受且定义明确的）。