Discussion :

[StringBuilder]

Bonjour,

Dans un programme, je dois manipuler des bits au sein de bytes.
C# semble complètement dénué de fonction complète et optimisée pour gérer ça (BitArray ne permet par exemple même pas de compter le nombre de bits à 1).

J'ai donc cherché un peu à droite à gauche des solutions plus bas niveau, et je tente de les transformer en une classe d'extension pour le type byte histoire de les avoir sous la main facilement.

J'ai donc par exemple trouvé quelques fonctions :
http://graphics.stanford.edu/~seande...tsSetKernighan
Et donc adapté sans trop de problème ça en méthode d'extension :

Code c :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

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unsigned int v; // count the number of bits set in v
unsigned int c; // c accumulates the total bits set in v
for (c = 0; v; c++)
{
    v &= v - 1; // clear the least significant bit set
}

Devient donc :

Code csharp :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

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public static int PopCountBits(this byte aByte)
{
    int c; // c accumulates the total bits set in aByte
    for (c = 0; aByte > 0; c++)
    {
         aByte &= (byte)(aByte - 1); // clear the least significant bit set
    }
    return c;
}

Et donc j'arrive sur des fonctions déjà en C# pour lire et mettre à jour un bit donné dans un byte :
https://arkonica.wordpress.com/2012/...t-from-a-byte/

Code csharp :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

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public static void Set(ref byte aByte, int pos, bool value)
{
    if (value)
    {
        //left-shift 1, then bitwise OR
        aByte = (byte)(aByte | (1 << pos));
    }
    else
    {
        //left-shift 1, then take complement, then bitwise AND
        aByte = (byte)(aByte & ~(1 << pos));
    }
}
 
public static bool Get(byte aByte, int pos)
{
    //left-shift 1, then bitwise AND, then check for non-zero
    return ((aByte & (1 << pos)) != 0);
}

Si je les utilise telles qu'elles, pas de souci, ça fonctionne.
En revanche, quand je transforme Set en méthode d'extension, bah marche plus

Code csharp :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

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public static void Set(this byte aByte, int pos, bool value)
{
    if (value)
    {
        //left-shift 1, then bitwise OR
        aByte = (byte)(aByte | (1 << pos));
    }
    else
    {
        //left-shift 1, then take complement, then bitwise AND
        aByte = (byte)(aByte & ~(1 << pos));
    }
}

L'intellisense m'indique une assignation inutile à aByte.
Pourtant ça compile et s'exécute convenablement. En revanche... bah ça fait que dalle !

Une méthode d'extension ne peut pas modifier la valeur de l'instance ?
En effet, ça fait bizarre d'avoir un this dans une méthode statique (liste des opérateurs) mais en pas pouvoir utiliser this ensuite... et visiblement ne pas pouvoir modifier non plus la variable correspondante sans pour autant qu'elle soit readonly !

Quelqu'un peu éclairer ma lanterne ???

-- Edit : trouvé
https://docs.microsoft.com/fr-fr/dot...edefined-types

Il faut rajouter "ref" (this ref nan mais z'ont fumé quoi ? :o)

Code csharp :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

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public static void SetBit(this ref byte aByte, int pos, bool value)
{
    if (value)
    {
        //left-shift 1, then bitwise OR
        aByte |= (byte)(1 << pos));
    }
    else
    {
        //left-shift 1, then take complement, then bitwise AND
        aByte &= (byte)~(1 << pos));
    }
}

[François DORIN]

L'intellisense m'indique une assignation inutile à aByte.
Pourtant ça compile et s'exécute convenablement. En revanche... bah ça fait que dalle !

Une méthode d'extension ne peut pas modifier la valeur de l'instance ?
En effet, ça fait bizarre d'avoir un this dans une méthode statique (liste des opérateurs) mais en pas pouvoir utiliser this ensuite... et visiblement ne pas pouvoir modifier non plus la variable correspondante sans pour autant qu'elle soit readonly !

Quelqu'un peu éclairer ma lanterne ???

En fait, cela reste logique. Il faut garder à l'esprit que les méthodes d'extensions, c'est juste un moyen d'écrire ByteExtension.Set(b, 2, true) sous la forme b.Set(2, true). C'est juste un sucre syntaxique.

De ce fait, et si on se rappelle que les paramètres d'une méthode sont passées par défaut par valeur (sauf en cas d'usage de ref ou de out), alors, c'est tout aussi logique que la fonction... ne fonctionne pas !

L'usage classique des méthodes d'extensions, c'est de "rajouter" une méthode à une classe existante (ou un interface !) ou de rajouter une méthode à un type prédéfini (par exemple, pour du formatage). Ici, le souci que tu avais c'était que ton type de base n'est pas une classe, mais un byte. C'est une structure, un type valeur. Donc quand tu es dans ta méthode d'extension, tu ne travailles pas sur ta valeur originelle, mais sur une copie. D'où le besoin d'utiliser un ref pour pouvoir le modifier.

Je t'invite d'ailleurs à remarquer que lorsque tu as transformé ta méthode en méthode d'extension, le ref a sauté

Pour l'intellisense qui indique une assignation inutile, c'est tout à fait normal. Une fois encore, ce n'est pas ta valeur d'origine que tu manipules, mais une copie. Tu l'as met à jour, mais du coup, une fois sortie de la méthode d'extension, elle est détruite. Elle n'est pas utilisée.


Pour ma part, j'aurais fait les choses un peu différemment. Pas de ref, mais la méthode Set qui renvoie un byte :

Code :

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public static byte Set(ref byte aByte, int pos, bool value)
{
    if (value)
    {
        //left-shift 1, then bitwise OR
        aByte = (byte)(aByte | (1 << pos));
    }
    else
    {
        //left-shift 1, then take complement, then bitwise AND
        aByte = (byte)(aByte & ~(1 << pos));
    }
 
   return aByte;
}

Quel est l'avantage ? Déjà, tu ne touches pas la valeur d'origine. Je trouve ça plus propre (mais c'est juste un point de vue, qui n'est pas l'objet de la discussion).

Surtout, cela permet de chainer les appels :

Code :

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byte b = 5;
b = b.Set(1, true).Set(2, false).Set(4, true);

A noter que les deux approches ne sont pas antagonistes. Tu peux suivre ton approche, tout en retournant le byte. Tu pourras ainsi juste écrire :

Code :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

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byte b = 5;
b.Set(1, true).Set(2, false).Set(4, true);

là où moi j'ai besoin de réaffecter la valeur.

[StringBuilder]

Merci François pour ces précisions

En fait, ce qui m'a induit en erreur, et je trouve que pour le coup C# aurait pu utiliser un autre mot clé, c'est le "this" du premier paramètre de la méthode d'extension.
Dans ma tête, this = pointeur sur l'instance courante, donc sur un type valeur, la valeur elle-même et non une copie.

Et en cascade, je trouve le "this ref a" pas loin de l'euphémisme alors que ce n'en est pas un du tout.

Et vu que j'avais toujours étendu des classes plutôt que des types valeur, je n'avais jamais été confronté au souci : modifier un attribut d'un objet à partir d'une référence ou d'une autre, on modifie bien le même attribut.

Pour ce qui est de ta remarque à propos de retourner une copie plutôt que de modifier la valeur, le besoin initial étant de gagner en rapidité, j'ai pensé (peut-être naïvement ceci dit) que modifier la valeur d'un byte sera plus rapide que de recopier sa valeur, la modifier, puis écraser la valeur initiale avec la nouvelle (avec toutes les affectations intermédiaires, allocation de ressources et autres... bon, on parle d'un byte, mais c'est une opération que je fais en masse des centaines de milliers de fois à la suite et le but c'est d'avoir une exécution immédiate.

Le but étant de résoudre un exercice de l'Advent Of Code 2020 :
https://adventofcode.com/2020/day/11 (part two)

Avec un truc qui pique les yeux (mais qui marche alors bon )

Code csharp :

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using System;
using System.Collections;
using System.Linq;
 
namespace D11P2
{
    class Program
    {
        /*
        static string input = @"L.LL.LL.LL
LLLLLLL.LL
L.L.L..L..
LLLL.LL.LL
L.LL.LL.LL
L.LLLLL.LL
..L.L.....
LLLLLLLLLL
L.LLLLLL.L
L.LLLLL.LL";
        */
        static string input = @"LLLLLLLLL.LLLL.LLLLLLLLLLLLLLLL.LL.LLLLLLLL.LLLLLLLL.LLLLLLLLLLLLLLLL.L.LLLLLLLLLLLLLLL.LLLL.LLL
.LLLLLLLL.LL.L.LLLLLLLLL.LLLLLLL.L.LLLLLLLL.LLLLLLLLLLLLLLLLLL.LLLL.L.LLLLL.L.LLLLLLLLLLLLLLLLLL
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LLLLLLLLL.LL.L.LLLLLLLLL.LLLLLL.LL.LLLLLLLL.LLLLLLLLLLLLLLLLLL.LLL.LLLLLLLLLLLLLLLLLLLL.LL..LLLL";
 
        static CSeat[][] seats;
        static int lines;
        static int cols;
 
        static void Main()
        {
            #region Parsing Seats
            seats = new CSeat[input.Count(a => a == '\r') + 1][];
 
            int l = 0;
            foreach (string line in input.Split("\r\n"))
            {
                seats[l++] = CSeat.FromString(line);
            }
 
            lines = seats.Length;
            cols = seats[0].Length;
            #endregion
 
            bool move;
            do
            {
                #region Check directions
                // Step 1 : Fill W, NW, N and NE following > and v 
                for (int i = 0; i < lines; i++)
                {
                    for (int j = 0; j < cols; j++)
                    {
                        seats[i][j].Reset();
                        seats[i][j].FillDirection(i, j, CSeat.Direction.West);
                        seats[i][j].FillDirection(i, j, CSeat.Direction.NorthWest);
                        seats[i][j].FillDirection(i, j, CSeat.Direction.North);
                        seats[i][j].FillDirection(i, j, CSeat.Direction.NorthEast);
                    }
                }
                // Step 2 : Fill E, SE, S and SW following ^ and < 
                for (int i = lines - 1; i >= 0; i--)
                {
                    for (int j = cols - 1; j >= 0; j--)
                    {
                        seats[i][j].FillDirection(i, j, CSeat.Direction.East);
                        seats[i][j].FillDirection(i, j, CSeat.Direction.SouthEast);
                        seats[i][j].FillDirection(i, j, CSeat.Direction.South);
                        seats[i][j].FillDirection(i, j, CSeat.Direction.SouthWest);
                    }
                }
                #endregion
 
 
                move = false;
 
                for (int i = 0; i < lines; i++)
                {
                    for (int j = 0; j < cols; j++)
                    {
                        if (seats[i][j].Switch())
                        {
                            move = true;
                        }
                    }
                }
            }
            while (move);
 
            Console.WriteLine(seats.Sum(a => a.Count(b => b.Seat == '#')));
        }
 
        class CSeat
        {
            private byte directions = 0;
 
            public char Seat { get; set; }
            public char NewSeat { get; set; }
            public bool NW { get { return directions.GetBit((int)Direction.NorthWest); } set { directions.SetBit((int)Direction.NorthWest, value); } }
            public bool N { get { return directions.GetBit((int)Direction.North); } set { directions.SetBit((int)Direction.North, value); } }
            public bool NE { get { return directions.GetBit((int)Direction.NorthEast); } set { directions.SetBit((int)Direction.NorthEast, value); } }
            public bool E { get { return directions.GetBit((int)Direction.East); } set { directions.SetBit((int)Direction.East, value); } }
            public bool SE { get { return directions.GetBit((int)Direction.SouthEast); } set { directions.SetBit((int)Direction.SouthEast, value); } }
            public bool S { get { return directions.GetBit((int)Direction.South); } set { directions.SetBit((int)Direction.South, value); } }
            public bool SW { get { return directions.GetBit((int)Direction.SouthWest); } set { directions.SetBit((int)Direction.SouthWest, value); } }
            public bool W { get { return directions.GetBit((int)Direction.West); } set { directions.SetBit((int)Direction.West, value); } }
 
            private int NbOccupied
            {
                get
                {
 
                    return directions.PopCountBits();
                }
            }
 
            public bool Switch()
            {
                switch (Seat)
                {
                    case '.':
                        NewSeat = '.';
                        return false;
                    case 'L':
                        if (NbOccupied == 0)
                        {
                            NewSeat = '#';
                            return true;
                        }
                        else
                        {
                            NewSeat = 'L';
                            return false;
                        }
                    case '#':
                        if (NbOccupied >= 5)
                        {
                            NewSeat = 'L';
                            return true;
                        }
                        else
                        {
                            NewSeat = '#';
                            return false;
                        }
                    default:
                        return false;
                }
            }
 
            public void Reset()
            {
                directions = 0;
                Seat = NewSeat;
            }
 
            public void FillDirection(int i, int j, Direction direction)
            {
                CSeat other;
                switch (direction)
                {
                    case Direction.NorthWest:
                        if (i == 0 || j == 0) NW = false;
                        else
                        {
                            other = seats[i - 1][j - 1];
                            switch (other.Seat)
                            {
                                case '#':
                                    NW = true;
                                    break;
                                case 'L':
                                    NW = false;
                                    break;
                                case '.':
                                    NW = other.NW;
                                    break;
                            }
                        }
                        break;
                    case Direction.North:
                        if (i == 0) N = false;
                        else
                        {
                            other = seats[i - 1][j];
                            switch (other.Seat)
                            {
                                case '#':
                                    N = true;
                                    break;
                                case 'L':
                                    N = false;
                                    break;
                                case '.':
                                    N = other.N;
                                    break;
                            }
                        }
                        break;
                    case Direction.NorthEast:
                        if (i == 0 || j == cols - 1) NE = false;
                        else
                        {
                            other = seats[i - 1][j + 1];
                            switch (other.Seat)
                            {
                                case '#':
                                    NE = true;
                                    break;
                                case 'L':
                                    NE = false;
                                    break;
                                case '.':
                                    NE = other.NE;
                                    break;
                            }
                        }
                        break;
                    case Direction.East:
                        if (j == cols - 1) E = false;
                        else
                        {
                            other = seats[i][j + 1];
                            switch (other.Seat)
                            {
                                case '#':
                                    E = true;
                                    break;
                                case 'L':
                                    E = false;
                                    break;
                                case '.':
                                    E = other.E;
                                    break;
                            }
                        }
                        break;
                    case Direction.SouthEast:
                        if (i == lines - 1 || j == cols - 1) SE = false;
                        else
                        {
                            other = seats[i + 1][j + 1];
                            switch (other.Seat)
                            {
                                case '#':
                                    SE = true;
                                    break;
                                case 'L':
                                    SE = false;
                                    break;
                                case '.':
                                    SE = other.SE;
                                    break;
                            }
                        }
                        break;
                    case Direction.South:
                        if (i == lines - 1) S = false;
                        else
                        {
                            other = seats[i + 1][j];
                            switch (other.Seat)
                            {
                                case '#':
                                    S = true;
                                    break;
                                case 'L':
                                    S = false;
                                    break;
                                case '.':
                                    S = other.S;
                                    break;
                            }
                        }
                        break;
                    case Direction.SouthWest:
                        if (i == lines - 1 || j == 0) SW = false;
                        else
                        {
                            other = seats[i + 1][j - 1];
                            switch (other.Seat)
                            {
                                case '#':
                                    SW = true;
                                    break;
                                case 'L':
                                    SW = false;
                                    break;
                                case '.':
                                    SW = other.SW;
                                    break;
                            }
                        }
                        break;
                    case Direction.West:
                        if (j == 0) W = false;
                        else
                        {
                            other = seats[i][j - 1];
                            switch (other.Seat)
                            {
                                case '#':
                                    W = true;
                                    break;
                                case 'L':
                                    W = false;
                                    break;
                                case '.':
                                    W = other.W;
                                    break;
                            }
                        }
                        break;
                }
            }
 
            public static CSeat[] FromString(string s)
            {
                CSeat[] seats = new CSeat[s.Length];
                for (int i = 0; i < s.Length; i++)
                {
                    seats[i] = new CSeat() { Seat = s[i], NewSeat = s[i] };
                }
                return seats;
            }
 
            public enum Direction
            {
                NorthWest,
                North,
                NorthEast,
                East,
                SouthEast,
                South,
                SouthWest,
                West,
            }
        }
    }
 
    static class extensions
    {
        public static void SetBit(this ref byte aByte, int pos, bool value)
        {
            if (value)
            {
                //left-shift 1, then bitwise OR
                aByte |= (byte)(1 << pos);
            }
            else
            {
                //left-shift 1, then take complement, then bitwise AND
                aByte &= (byte)~(1 << pos);
            }
        }
 
        public static bool GetBit(this byte aByte, int pos)
        {
            //left-shift 1, then bitwise AND, then check for non-zero
            return ((aByte & (1 << pos)) != 0);
        }
 
        public static int PopCountBits(this byte aByte)
        {
            int c; // c accumulates the total bits set in aByte
            for (c = 0; aByte > 0; c++)
            {
                aByte &= (byte)(aByte - 1); // clear the least significant bit set
            }
            return c;
        }
    }
}

Outre des soucis d'algorithme pas forcément des plus performants, j'aurais pu passer directement par une indexation de mon byte pour retrouver l'occupation des directions sans passer par des propriétés intermédiaire, ou ne pas passer par un tableau à 2 dimensions mais plutôt naviguer dans un tableau à une seule dimension et avancer de plus ou moins 1 indice par rapport à la taille de la ligne : ça aurait fait sauter un niveau d'imbrication des boucles et grandement simplifié les switch...
Bon, après ça résous le souci en moins d'une seconde, ça me semble déjà pas mal

[François DORIN]

Merci François pour ces précisions

En fait, ce qui m'a induit en erreur, et je trouve que pour le coup C# aurait pu utiliser un autre mot clé, c'est le "this" du premier paramètre de la méthode d'extension.
Dans ma tête, this = pointeur sur l'instance courante, donc sur un type valeur, la valeur elle-même et non une copie.

Le souci vient surtout du fait de l'extension de la signification de ce mot clé. A la base, cela n'a de sens que dans le cadre d'une POO, avec une classe. Ici, on n'a plus de classe, ni d'objet.

Et vu que j'avais toujours étendu des classes plutôt que des types valeur, je n'avais jamais été confronté au souci : modifier un attribut d'un objet à partir d'une référence ou d'une autre, on modifie bien le même attribut.

Idem, je n'ai jamais étendu autre chose qu'une classe ! Ou alors pour fournir une fonctionnalité qui ne nécessite pas de modification (par exemple, un définir ToHex() sur un byte).

Pour ce qui est de ta remarque à propos de retourner une copie plutôt que de modifier la valeur, le besoin initial étant de gagner en rapidité, j'ai pensé (peut-être naïvement ceci dit) que modifier la valeur d'un byte sera plus rapide que de recopier sa valeur, la modifier, puis écraser la valeur initiale avec la nouvelle (avec toutes les affectations intermédiaires, allocation de ressources et autres... bon, on parle d'un byte, mais c'est une opération que je fais en masse des centaines de milliers de fois à la suite et le but c'est d'avoir une exécution immédiate.

Alors, pour le coup, je pense qu'il est moins couteux de travailler sur les valeurs que sur une référence. Pour les valeurs, surtout pour un byte, tu n'auras aucune allocation sur le tas, seulement sur la pile. Pour le passage par référence, tu vas avoir du boxing, et donc de l'allocation sur le tas (+ de mémoire consommé, + d'opération à faire, et pression sur le ramasse miette plus important, surtout si le nombre d'opérations est important, perte du principe de localité, etc...). Bref, à tester !

Outre des soucis d'algorithme pas forcément des plus performants, j'aurais pu passer directement par une indexation de mon byte pour retrouver l'occupation des directions sans passer par des propriétés intermédiaire, ou ne pas passer par un tableau à 2 dimensions mais plutôt naviguer dans un tableau à une seule dimension et avancer de plus ou moins 1 indice par rapport à la taille de la ligne : ça aurait fait sauter un niveau d'imbrication des boucles et grandement simplifié les switch...
Bon, après ça résous le souci en moins d'une seconde, ça me semble déjà pas mal

Tant que cela fonctionne ! Et puis, ce n'est qu'un exercice, dont l'objectif c'est justement de faire réfléchir à l'algorithmie.

Et puis, pour faire des comparatifs de performances, il faut bien avoir plusieurs implémentations


Par contre, si je peux me permettre un commentaire :

Code :

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        public static int PopCountBits(this byte aByte)
        {
            int c; // c accumulates the total bits set in aByte
            for (c = 0; aByte > 0; c++)
            {
                aByte &= (byte)(aByte - 1); // clear the least significant bit set
            }
            return c;
        }

Ca, c'est inmaintenable xD Pour deux raisons :

• la boucle for est complètement fourvoyer (ok, le code est valide, mais pour la compréhension : ). Une boucle while serait tellement mieux ici !
• il manque un petit commentaire pour le nom de l'algo utilisé. C'est pas trivial au premier abord, et difficilement comprenable lors de la première lecture.

[StringBuilder]

Ca, c'est inmaintenable xD Pour deux raisons

C'est normal, voici mon livre de chevet
https://www.se.rit.edu/~tabeec/RIT_4...ble%20Code.pdf

[François DORIN]

C'est normal, voici mon livre de chevet
https://www.se.rit.edu/~tabeec/RIT_4...ble%20Code.pdf

Roh c'est du bon ça !! Merci

[Noxen]

Le but étant de résoudre un exercice de l'Advent Of Code 2020

Yay ! Mais donne pas toute la soluce, je l'ai découvert récemment et je suis en train de le reprendre depuis 2015. Du coup j'en profite pour me mettre sérieusement au F#.

[StringBuilder]

Yay ! Mais donne pas toute la soluce, je l'ai découvert récemment et je suis en train de le reprendre depuis 2015. Du coup j'en profite pour me mettre sérieusement au F#.

En même temps, je doute que tu puisses faire pire niveau algo donc ma soluce est loin d'être à prendre comme modèle