如何使用 BitSlices 进行算术运算？

Question

使用 bitvec crate，假设我有两个 BitSlice：

let num1: &BitSlice = 10.view_bits::<Lsb0>();
let num2: &BitSlice = 9.view_bits::<Lsb0>();

有没有办法用这些运行位算术运算，例如 num1 - num2？

我在 no-std 环境中工作受到限制，而且位片可能很大，所以我无法将它们转换为数字，进行运算并转换回位表示。

Answer 1

bitvec 曾经包含 addition and subtraction, but they were removed in version 0.18. Also, there was never subtraction on BitSlice, only addition. Although it was mentioned they should be moved into a separate crate，我找不到这样的 crate。所以，你需要自己去实现。

最简单（虽然绝对不是最有效）的方法是步行 bit-by-bit 并执行操作。

例如加法（改编自0.17.4版本的代码）：

/// May overflow.
pub fn add_assign(lhs: &mut BitSlice, rhs: &BitSlice) {
    fn add_with_carry(a: bool, b: bool, carry: bool) -> (bool, bool) {
        let result = u8::from(a) + u8::from(b) + u8::from(carry);
        ((result & 0b01) != 0, (result & 0b10) != 0)
    }

    let mut carry = false;
    let extended_rhs = rhs.iter().by_vals().rev().chain(core::iter::repeat(false));
    for (mut lhs_bit, rhs_bit) in lhs.iter_mut().rev().zip(extended_rhs) {
        (*lhs_bit, carry) = add_with_carry(*lhs_bit, rhs_bit, carry);
    }
}

请注意，除非可以扩展切片，否则无法防止溢出，这需要 BitVec 和分配支持。

Answer 2

为了完整起见，我还将添加自己的减法函数：

pub fn subtract(lhs: &mut BitSlice, rhs: &BitSlice) {
    let mut borrow = false;
    for (mut l, r) in lhs
        .iter_mut()
        .rev()
        .zip(rhs.iter().by_vals().rev().chain(core::iter::repeat(false)))
    {
        if borrow {
            *l = !(*l);
            borrow = *l;
        }
        *l = match (*l, r) {
            (true, false) => true,
            (false, true) => {
                borrow = true;
                true
            }
            (_, _) => false,
        };
    }
}

我可以为我的用例做出某些假设，例如位顺序和 lhs >= rhs，因此如果您要复制粘贴此代码，请也考虑这些情况。

如何使用 BitSlices 进行算术运算？

How to do arithmetic operations with BitSlices?

rust