Concaténation,Cast et bitfield

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05/05/2008, 16h10
Darick

Concaténation,Cast et bitfield

Bonjours a tous. J'aurais besoin d'un petit coup de mains au sujet
d'une optimisation que je suis en train de réalisé.
Je vous fait un petit résumé pour que vous compreniez mieux:
Je travail dans le traitement d'image et l'application de ces traitements dans le commerce vers des produits innovant et de haute technologie.Je ne suis donc pas débutant en développement.
Actuellement je m'acharne a mettre en place un traitement d'image rapide efficace et peu cher, et surtout rapide et tenant le moins de place possible en mémoire(oui si on veut que se soit pas cher ^^).
Après plusieurs test concluant le traitement est totalement en place et en cours d'optimisation dans l'objectif d'une réduction de cout.

Le principe:
Après analyse d'une image on crée un prototype de l'image sous un format de
2 tableau de 4*20 pour les x et 4*15 pour les y. ces tableaux sont des tableaux contenant une structure sous formes de champs de bites:

struct Pixel
{
char bit0:1;
char bit1:1;
char bit2:1;
char bit3:1;
char bit4:1;
char bit5:1;
char bit6:1;
char bit7:1;
};

cette structure permet de stocker 8 pixels qui sont tous en binaire (donc au final on a 2 tableau de 4*160 et 4*120 bit)
Ce format a été tester et montre qu'il est bien plus light en mémoire que un tableau de caractère, car bien plus simple a initialisé.

Le seul souci actuel est que je doit parcourir l'intégralité du tableau et tester chaque pixel par rapport au 4 précédents.

Donc un souci se passe quand on est sur :bit0,bit1 et bit3.

J'ai donc penser a concaténer 2 structures en convertissant chacune de ses structures en char. Seulement le hic est la: est il possible simplement de convertir cette structure en char par cast ou autre.

Merci de vos réponses.
05/05/2008, 16h23
Thierry Chappuis

Les champs de bits ne s'utilisent en principe qu'avec les type int, signed int ou unsigned int.

Thierry
05/05/2008, 17h15
diogene

Citation:

J'ai donc penser a concaténer 2 structures en convertissant chacune de ses structures en char. Seulement le hic est la: est il possible simplement de convertir cette structure en char par cast ou autre.

Je ne pense pas qu'on puisse convertir par un cast une structure en un entier. Il faudra passer par des pointeurs. On peut aussi envisager une union.

La difficulté réside dans la portabilité du code vu que l'ordre des champs de bits est dépendant de l'implantation (du LSB ->MSB ou l'inverse)
05/05/2008, 17h22
Darick

Citation:

Les champs de bits ne s'utilisent en principe qu'avec les type int, signed int ou unsigned int

en effet seulement on peu également les utiliser avec des char ou les short cela ne pose aucun soucie, seulement la plupart des gens préfere prendre un char et le décalé plutot que d'utiliser un champ de bite. Le probleme de plus ne réside pas dans la possibilité de faire un champ de bite en char mais sur la concaténation de deux de ces champs de bite.

Citation:

Je ne pense pas qu'on puisse convertir par un cast une structure en un entier.

oui sinon sa serais bien trop simple j'ai envie de dire. Et j'ai déjà expérimenté les cast et tenté de faire ma propre fonction de cast mais sans grand succès.

Citation:

La difficulté réside dans la portabilité du code

oui les bitefield pose des problemes de portabilités, seulement dans mon cas il n'y a pas besoin de portabilité car tout ce fait en interne du programme et il n'y a qu'une affectation de données dans ces bitefields.

J'ai tenter également de convertir à l'instant les 8 bits disponible en un char
mais sans aucun succes non plus.
05/05/2008, 17h25
Darick

Citation:

Il faudra passer par des pointeurs. On peut aussi envisager une union.

faire une union des 2 structures peu être interressante, peu tu développé ton idée stp.
Mais je ne sais pas si cela est un peu risqué et long en temps de traitement.
05/05/2008, 18h22
Emmanuel Delahaye

Citation:

Envoyé par Darick

soucie, <...> champ de bite <...> champs de bite. <...> oui les bitefield <...> bitefields.

Attention à cette sale manie de mettre des 'e' en plus un peu partout... Sur certains mots, ça fait un peu... étrange...
05/05/2008, 18h24
Emmanuel Delahaye

Citation:

Envoyé par diogene

Je ne pense pas qu'on puisse convertir par un cast une structure en un entier. Il faudra passer par des pointeurs.

Pas de pointeurs sur les champs de bits.
05/05/2008, 18h26
Emmanuel Delahaye
Citation:
Envoyé par Darick

Le principe:
Après analyse d'une image on crée un prototype de l'image sous un format de
2 tableau de 4*20 pour les x et 4*15 pour les y. ces tableaux sont des tableaux contenant une structure sous formes de champs de bites:

Code:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 struct Pixel { char bit0:1; char bit1:1; char bit2:1; char bit3:1; char bit4:1; char bit5:1; char bit6:1; char bit7:1; };
Mauvais choix. Utilise plutôt des tableaux de unsigned char et les opérateurs binaires, c'est fait pour et c'est portable. Comment crois-tu que sont implémentés les accès aux champs de bits sur une machine où l'unité de mémoire est l'octet, si ce n'est à coup de bitwise operators ?

Autant le faire soit même et garder la main sur le mécanisme et son optimisation (c'est aussi un peu à ça que sert le C...).
05/05/2008, 18h32
Thierry Chappuis

Citation:

Envoyé par Darick

en effet seulement on peu également les utiliser avec des char ou les short cela ne pose aucun soucie,

La norme ne pense pas comme toi. Si tu veux manipuler des bits, utilises plutôt un tableau de unsigned chars et les opérateurs de manipulation de bits, c'est fait pour.

Thierry
05/05/2008, 18h55
diogene

Citation:

Envoyé par Emmanuel Delahaye

Pas de pointeurs sur les champs de bits.

Pas sur les champs de bit bien sûr, sur la structure et le unsigned char.

Darick

Citation:

oui les bitefield pose des problemes de portabilités, seulement dans mon cas il n'y a pas besoin de portabilité car tout ce fait en interne du programme et il n'y a qu'une affectation de données dans ces bitefields.

Mais il peut y avoir une incohérence entre la position (présumée) des bits dans la structure et celle dans le unsigned char.

Citation:

faire une union des 2 structures peu être interressante, peu tu développé ton idée stp.
Mais je ne sais pas si cela est un peu risqué et long en temps de traitement.

Je ne pense pas que cela affecte le temps de traitement, la différentiation se faisant au moment de la compilation. Mais, cela n'enlève pas le problème de portabilité.

C'est sûr qu'Emmanuel a raison en te disant de coder sur un unsigned char au lieu d'une structure avec champ de bits. Je suis d'ailleurs un peu étonné que tu obtiennes ainsi des performances notoirement meilleures.

Bonjour,

voilà un morceau de code qui montre comment effectuer un cast Pixel->char, puis char->Pixel.

On retombe bien sur la même valeur d'origine, mais la valeur de char* intermédiaire dépend de ton système/architecture/etc...

Par contre, si char a == char b, alors Pixel a == Pixel b, et si char a != char b, alors Pixel a != Pixel b.

Code:

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#include <string.h>
#include <stdio.h>
 
typedef struct
{
    char bit0:1;
    char bit1:1;
    char bit2:1;
    char bit3:1;
    char bit4:1;
    char bit5:1;
    char bit6:1;
    char bit7:1;
} Pixel;
 
int main()
{
    Pixel px[4];
    int i = 0;
 
    /* On met différentes valeurs dans chaque pixel, la flemme de faire long */
    *(char*)(void*)(px) = 'h';
    *((char*)(void*)(px)+1) = 'e';
    *((char*)(void*)(px)+2) = 'l';
    *((char*)(void*)(px)+3) = 'l';
 
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        printf("Pixel %d:\n", i);
        printf("\t%d\n", px[i].bit0);
        printf("\t%d\n", px[i].bit1);
        printf("\t%d\n", px[i].bit2);
        printf("\t%d\n", px[i].bit3);
        printf("\t%d\n", px[i].bit4);
        printf("\t%d\n", px[i].bit5);
        printf("\t%d\n", px[i].bit6);
        printf("\t%d\n", px[i].bit7);
    }
 
    /* On met dans un tableau char */
    char ch_px[4];
    memcpy(ch_px, px, 4); /* strncpy(ch_px, (char*)(void*)(px), 4) */
 
    puts("==================================");
    puts("==================================");
    /* affiche hell */
    printf("Chaine de char: %c%c%c%c\n", ch_px[0], ch_px[1], ch_px[2], ch_px[3]);
 
    /* On remet ça dans un tableau de Pixels */
    Pixel px_2[4];
    memcpy(px_2, ch_px, 4); /* strncpy((char*)(void*)(px_2), ch_px, 4) */
 
    puts("==================================");
    puts("==================================");
 
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        printf("Pixel %d:\n", i);
        printf("\t%d\n", px_2[i].bit0);
        printf("\t%d\n", px_2[i].bit1);
        printf("\t%d\n", px_2[i].bit2);
        printf("\t%d\n", px_2[i].bit3);
        printf("\t%d\n", px_2[i].bit4);
        printf("\t%d\n", px_2[i].bit5);
        printf("\t%d\n", px_2[i].bit6);
        printf("\t%d\n", px_2[i].bit7);
    }
 
    return 0;
}

Regarde le code, les résultats sont ceux attendus.

Edit: Bien sûr, si jamais il existe des architectures ou un char ne fait pas 8 bits, alors ce code a toutes les chances de planter sur ces architectures.

Citation:

Envoyé par coyotte507

Bonjour,

voilà un morceau de code qui montre comment effectuer un cast Pixel->char, puis char->Pixel.

Pas du C...

Code:

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Project   : Forums
Compiler  : GNU GCC Compiler (called directly)
Directory : D:\dev\forums\
--------------------------------------------------------------------------------
Switching to target: default
Compiling: main.c
main.c:17: warning: function declaration isn't a prototype
main.c: In function `main':
main.c:18: error: `Pixel' undeclared (first use in this function)
main.c:18: error: (Each undeclared identifier is reported only once
main.c:18: error: for each function it appears in.)
main.c:18: error: syntax error before "px"
main.c:21: error: `px' undeclared (first use in this function)
main.c:26: error: 'for' loop initial declaration used outside C99 mode
main.c:49: error: syntax error before "px_2"
main.c:50: error: `px_2' undeclared (first use in this function)
main.c:55: error: redefinition of 'i'
main.c:26: error: previous definition of 'i' was here
main.c:55: error: 'for' loop initial declaration used outside C99 mode
Process terminated with status 1 (0 minutes, 1 seconds)

Champs de bits, casts, memcpy(), la portabilité est compromise. De plus, mes char étant signés, j'obtiens ceci après correction :

Code:

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Chaine de char: hell
==================================
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Quel intérêt, face aux solutions classiques basées sur les unsigned char et les opérateurs bits ?

Code:

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/* http://delahaye.emmanuel.free.fr/clib/ */
#include "ed/inc/bits.h"
 
#include <string.h>
#include <stdio.h>
 
static void print (unsigned char const *px, size_t n)
{
   int i;
   for (i = 0; i < 4; i++)
   {
      printf ("Pixel %d (%02X):\n", i, (unsigned) px[i]);
      printf ("\t%d\n", mGET (px[i], BIT (0)));
      printf ("\t%d\n", mGET (px[i], BIT (1)));
      printf ("\t%d\n", mGET (px[i], BIT (2)));
      printf ("\t%d\n", mGET (px[i], BIT (3)));
      printf ("\t%d\n", mGET (px[i], BIT (4)));
      printf ("\t%d\n", mGET (px[i], BIT (5)));
      printf ("\t%d\n", mGET (px[i], BIT (6)));
      printf ("\t%d\n", mGET (px[i], BIT (7)));
   }
}
 
int main (void)
{
   unsigned char px[4];
 
   /* On met différentes valeurs dans chaque pixel, en le castant en char */
   px[0] = 'h';
   px[1] = 'e';
   px[2] = 'l';
   px[3] = 'l';
 
   print (px, 4);
 
   {
      /* On met dans un tableau char */
      char ch_px[4];
      memcpy (ch_px, px, 4);    //strncpy(ch_px, (char*)(void*)(px), 4)
 
      puts ("==================================");
      puts ("==================================");
      /* affiche hell */
      printf ("Chaine de char: %c%c%c%c\n", ch_px[0], ch_px[1], ch_px[2],
              ch_px[3]);
 
      /* On remet ça dans un tableau de Pixels */
      {
         unsigned char px_2[4];
         memcpy (px_2, ch_px, 4); //strncpy((char*)(void*)(px_2), ch_px, 4)
 
         puts ("==================================");
         puts ("==================================");
 
         print (px, 4);
      }
   }
   return 0;
}

Ca donne :

Code:

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Pixel 0 (68):
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        0
        0
        1
        0
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Pixel 1 (65):
        1
        0
        1
        0
        0
        1
        1
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Pixel 2 (6C):
        0
        0
        1
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        1
        1
        0
Pixel 3 (6C):
        0
        0
        1
        1
        0
        1
        1
        0
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==================================
Chaine de char: hell
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        0
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Pixel 1 (65):
        1
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        0
        1
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05/05/2008, 19h50
coyotte507

Code édité, désolé :roll:
05/05/2008, 20h18
coyotte507

Ca fait ce que Darick veut (cast de Pixel en char).

En affichant les pixels deux fois, j'ai voulu montrer qu'on pouvait les copier, en tant que char, puis recaster en Pixel, et que le contenu était inchangé.

L'intérêt de manipuler des structures Pixel au lieu de char, ce n'est pas à moi qu'il faut le demander :roll:
05/05/2008, 23h38
Darick

je pense que vous vous dites que je suis fous mais en fais j'obtiens de meilleur performance car mes pixel sont en binaire et pas en nb aléatoire. Donc oui c'est vrai que un bitfield sa peu paraitre suspect pour pas mal d'entre vous en system embarqué mais j'ai une remarque: mes traitement doivent se faire avec un temps d'acces minime et un zone mémoire de 3ko maximum pour l'intégralité de l'application.

Donc étant donnée que je ne stocke que des informations binaire donc non suceptible de faire du négatif et encore moins de dépassé la taille d'un char.
J'ai pensé que mettre un champ de bit permettrait de faire une allocation plus rapide (Tab[i][j].bit0 plutot que Tab[i][j]<<8) sans décalage et donc probleme pour la suite.

Le but de mettre en place ici un champ de bite est d'accéléré la création du prototype de l'image alors que créer un tableau de char avec un system de décalage complexe imbriqué dans de multiple boucle fort alourdi le programme.

Donc mes performance sont meilleur au niveau temps et rapidité de création de plus un champ de bit est stoké dans le registre une fois affecté et donc les conditions qui en émane se traite plus rapidement.
en effet écrire if(NbPixY>=a && NbPixY<=b) prend plus de temps d'éxécution que sa : if(c.bit0) (c'est un exemple ^^)

Donc merci pour votre aide et pour le code je vais voir si il peu arranger ce que je fais sachant que je ne peux pas avoir les cas (jamais!) qu'a évoqué
notre précédant amis.

Citation:

La norme ne pense pas comme toi. Si tu veux manipuler des bits, utilises plutôt un tableau de unsigned chars et les opérateurs de manipulation de bits, c'est fait pour.

ben oui c'est fait pour mais tu verrais la chose qu'il y a derriere tu chercherais a faire autrement car c'est pas si simple que cela a expliquer de plus j'ai pas le droit non plus de tout dire sur le projet.
J'ai juste besoin d'une solution alternative ou on peu rapidement accéder a chaque bit d'une structure de la taille d'un char, donc ok un tableau de char est parfait et les opérateur par bits c'est fait pour ^^
seulement ya d'autre chose derriere qui m'ont ammener a reconsidérer cette implémentation.

Par contre j'aimerais juste que ce topic parte pas en live entre faut il ou non utiliser les champ de bit car sa c'est une discution sans fin!
sa dépend des cas et la je suis dans un cas qui me permet de considérer leur utilisation.
05/05/2008, 23h52
Darick

le soucie de ton code est que tu tiens pas compte de la place mémoire et tu rajoute si j'ai bien compris un passage par un char* et un cast dans un tableau de char. Seulement je ne dispose pas de la place nécéssaire pour me permettre d'affecter un tableau de char en plus des structures.Autant aller directement dans un tableau de char.

PS: je rapel pourquoi je tiens a mettre cela en place, cela permettrait de facilité et accélérer la création du prototype de l'image.
06/05/2008, 12h13
coyotte507

Que veux tu faire exactement?

Pour caster un Pixel en char, c'est:

Code:

char c = *((char*)(void*)&px);
06/05/2008, 15h34
Darick

le probleme c'est que je n'ai pas le droit de dire exactement ce qu'il y a derriere.

Pour caster cette structure en un char tu est sur que sa marche?
car il y a aucune erreur et les test passe mais avec difficulté j'ai l'impression, comme si l'expression que tu donnais était en fait un calcul complexe.
Ce qui est étrange.

Bon je te réexplique ce que j'ai le droit de dire.
En fait on va prendre une image en 320*240 grace a un capteur cette image est en HSL à la sortie de la rom.
On cherche donc a créer un prototype de cette image (la je ne peux pas dire comment est le prototype mais il est assez complexe) sous un format de tableau de 4*n et 4*p ou n et p sont les valeur max pour x et y.
Ces tableau contienne au final des "pixel" booléen qui sont soit orange soit noir.
On dit donc que un pixel orange est 1 et un pixel noir est 0 (en mémoire)
seulement on est dans un system ou le but est de gagner le plus de place possible en mémoire. Donc on a deux cas: utiliser un tableau de char ou chaque bit du char est un pixel ou utiliser un tableau de structure en bitfield de même dimension qu'un char.
Le bitfield semble sur le papier compliquer les chose car posant plein de pb.
Mais en réalité cela accélere et simplifie nettement les conditions qui sont dans le programme par la suite.D'ou mon gain de temps et de performance.

Seulement j'ai besoin de concaténer 2 de ses structures (j'ai donc penser a créer un int qui contindrait les 16 bit de ses deux structures comme pour un char de base)
Hélas la pose un pb: la conversion de la strucuture en un char pour pouvoir concaténer les 2 char en un int. (n effet j'ai besoin d'étudier le pixel n le n+1 le n-1 et le n-4 dans mon programme d'ou le pb)

Si tu veux tenter une union, tu peux faire quelque chose du genre :

Code:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
typedef union
{
   struct
   {
    unsigned char bit0:1;
    unsigned char bit1:1;
    unsigned char bit2:1;
    unsigned char bit3:1;
    unsigned char bit4:1;
    unsigned char bit5:1;
    unsigned char bit6:1;
    unsigned char bit7:1;
    }field;
    unsigned char car;
}Pixel;
// exemple d'utilisation :
int main(void)
{
  int i;
  Pixel p[3];
  for(i=0;i<3; i++)p[i].car = 0;
  p[1].field.bit2 =1;
  return 0;
}

06/05/2008, 17h14
Emmanuel Delahaye

Citation:

Envoyé par Darick

En fait on va prendre une image en 320*240 grace a un capteur cette image est en HSL à la sortie de la rom.

Tu veux dire que c'est une image stockée en ROM ? C'est donc, vu du C, une variable à lecture seule ?

Citation:

On cherche donc a créer un prototype de cette image (la je ne peux pas dire comment est le prototype mais il est assez complexe) sous un format de tableau de 4*n et 4*p ou n et p sont les valeur max pour x et y.
Ces tableau contienne au final des "pixel" booléen qui sont soit orange soit noir.

Je ne vois pas trop ce que tu appelles 'prototype' pour une image... Admettons que tu veuilles créer un tableau de bits dont la valeur est 0=noir et 1=orange, par exemple. Par contre j'ai pas très bien compris le format.

4 représente quoi ?
x et y c'est quoi ?

Citation:

On dit donc que un pixel orange est 1 et un pixel noir est 0 (en mémoire)
seulement on est dans un system ou le but est de gagner le plus de place possible en mémoire. Donc on a deux cas: utiliser un tableau de char ou chaque bit du char est un pixel ou utiliser un tableau de structure en bitfield de même dimension qu'un char.

Là, je comprend mieux. Le choix logique, simple et portable, c'est le tableau de unsigned char.

Citation:

Le bitfield semble sur le papier compliquer les chose car posant plein de pb.
Mais en réalité cela accélere et simplifie nettement les conditions qui sont dans le programme par la suite.D'ou mon gain de temps et de performance.

Tu as vraiment fait des mesures comparatives ? On peut voir le code avec des unsigned char et les opérateurs bits ? Parce qu'il n'y a aucune raison que ce soit plus lent, sauf si ta machine permet d'adresse les bits un à un (comme certaines zones mémoire spéciales dans certains µC comme le 8051).

Citation:

Seulement j'ai besoin de concaténer 2 de ses structures

Comme son nom l'indique (du latin cum=avec, catena=chaine), la concaténation concerne les chaines de caractères. Ca n'a aucun sens ici.

Citation:

(j'ai donc penser a créer un int qui contindrait les 16 bit de ses deux structures comme pour un char de base)
Hélas la pose un pb: la conversion de la strucuture en un char pour pouvoir concaténer les 2 char en un int. (n effet j'ai besoin d'étudier le pixel n le n+1 le n-1 et le n-4 dans mon programme d'ou le pb)

une organisation en tableau de unsigned char et l'utilisation intelligente et maitrisée des opérateurs bits permet des traitements optimisés. Je ne vois pas toujours pas ce qu'apportent les champs de bits ici...

Donne un exemple concret de traitement qui ne dévoile pas tes petits secrets.

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