計算數組中值1的位數-了解其背后的代碼（C）

Question

以下代碼計算數組“ buf”中值“ 1”的位數：

long bit_count(long *arr, int size)
{
    int w,b;
    unsigned long word=0;
    long n = 0;

    for(w = 0; w<size ; w++){
        word = arr[w];
        while(word != 0){
            n += word & 1;
            word >>= 1;
        }
    }
    return n;
}

int main() {

     char buf[] = {"There is always one more!"};         //(1)
     int length = strlen(buf)>>3;                        //(2)
     long *a = (long*) (buf + length);                   //(3)
     //char * b = (char *)a; // this is a comment.       //(4)
     int len = strlen((char*)a);                         //(5)
     long total_count = bit_count((long*) buf, length);  //(6)
     *a = (*a) & (((long)1<<(len*8))-1);                 //(7)
     char *c = (char*)a;                                 //(8)
     total_count += bit_count(a,1);                      //(9)
     printf("bits number %ld\n",total_count);            //(10)

    return 0;
}

那就是我對代碼的理解：（如果我錯了，請更正我，我想在最深層次上理解它）

在第（2）行中，他們計算buf中的字母數為25，它等於25個字節。 導致char的大小為1個字節。 然后通過將數字右移3位，他們將其除以8、8定義8個字節= 1個long類型。 那么這個buf數組包含多少個“ long”。

第（3）行-'a'指向包含buf其余部分到(long *) -在第（4）行中，我看到b *值為“！” 恰好是數組中1個字節的剩余部分。 但是我不太理解強制轉換為(long *)我得到的值是否不同，如果我檢查

long check = (long) (buf + length);

所以當我這樣做時，究竟發生了什么- {(long*)buf}是我的第一個問題。

在第（6）行中，我對數組的第一部分中的位進行計數（按長整數），在第（9）行中，我對其余部分中的位進行計數。

我不明白的是-在第（7）行中會發生什么？

Answer 1

該代碼沒有什么棘手的問題，但不是很好。 實際上，這很糟糕，不是因為樣式，而是因為它破壞了內存。

(2)  int length = strlen(buf)>>3;

該行計算適合字符串的long對象的總數，假設long為8個字節（應使用/ sizeof(long)而不是>>3 ），並且int足夠大以容納數字（ size_t應為用於代替int ）。

(3)  long *a = (long*) (buf + length);

這似乎打算將a設置為指向字符串末尾的片段，該片段長度不足以包含另一個long對象。 但是，由於length是多個long對象，而buf充當char的指針，因此其算法不正確。 當打算計算buf加length long對象時，它將計算buf加length char對象。 應該使用(long *) buf + length 。 同樣，它假定具有任意對齊方式的char *可以合理地轉換為long * ，這不是C標准所保證的。

(5)  int len = strlen((char*)a);

這將計算片段中的字節數。 這是浪費的，因為該代碼先前已計算出字符串的長度。 可以節省該長度，並采用long大小的商和余數取模，而不用再次調用strlen 。

(6)  long total_count = bit_count((long*) buf, length);

這將計算設置在緩沖區主要部分中的位數，即設置為某些long對象總數的部分。 與較早的轉換一樣，它假定可以將char *轉換為long * ，並且進一步，它調用的例程使用該指針從未定義為long數組的對象中讀取long對象，從而違反了C別名。規則。

(7)  *a = (*a) & (((long)1<<(len*8))-1);

回想一下， a指向字符串中一定數量的尾隨字節。 假設字節為八位，則(long)1<<(len*8)將移至該字節數的正上方（應使用CHAR_BIT而不是8 ）。 （例如，如果有兩個字節，這將創建值10000 _16。 ）然后減去一個將為字節創建一個位掩碼（示例中為FFFF ₁₆ ）。 然后*a嘗試從字符串末尾讀取long ，然后使用&加上掩碼，將讀取的值減小為僅字符串中的字節。 這不僅再次違反了C的別名規則，而且還在具有未定義行為的buf內存之外進行讀取。 最后，該語句將更新后的值寫入*a ，這甚至更糟-如果您buf在buf之外進行讀取，那么現在代碼正在buf之外進行寫入，從而導致未知位置的損壞。

(8)  char *c = (char*)a;

這行是無用的，因為從不使用c 。

(9)  total_count += bit_count(a,1);

這將計算在（7）中更新的long中設置的位數。

在bit_count例程中，我們發現代碼正在逐位計數位。 這是荒謬的。 如果使用的特定C實現允許使用未對齊地址的別名，則違反有關別名的C規則可能會有意義，從而獲得了處理整個long對象而不是單個char對象的一些性能優勢。 但是這段代碼只是進行一點一點的處理。 它沒有從處理器上的某些位計數（也稱為填充計數）指令中獲得任何好處。

此外，由於bit_count例程將word定義為unsigned long ，因此它bit_count unsigned long用於位數。 但是它無法識別它應該一直使用unsigned long ，因為long可能具有陷阱表示，這將導致代碼失敗。

它也定義b而不用它。