C++ 获取位域中唯一位的数量

发布于05月29日

我有一个32位的字段，其中设置了一个位.如何获取该位的数字(如int或其他)？

示例(为简洁起见，使用8位):

Input              Desired output
0x01 / 00000001 -> 0
0x04 / 00000100 -> 2
0x08 / 00001000 -> 3
0x00 / 00000000 -> undefined/whatever
0x06 / 00000110 -> undefined/whatever

我在寻找简洁易读的代码或通用库函数，而不是最聪明或性能最好的解决方案.

推荐答案

您可以为此使用编译器内置.gcc和clang支持这一点:

内置功能:int __builtin_clz(unsigned int x)

返回从最高有效位位置开始的x中前导0位的数目.如果x为0，则结果未定义.

int bit_index32(unsigned x) {
    return 31 - __builtin_clz(x);
}

要获得更具可移植性的解决方案，您可以使用一个简单的循环:

int bit_index32(unsigned x) {
    int n = 0;
    while (x > 1) { n++; x >>= 1; }
    return n;
}

速度更快，只需5次测试，而不是最多31次:

int bit_index32(unsigned x) {
    int n = 0;
    if (x > 0xFFFF) { n += 16; x >>= 16; }
    if (x > 0xFF)   { n +=  8; x >>=  8; }
    if (x > 0xF)    { n +=  4; x >>=  4; }
    if (x > 0x3)    { n +=  2; x >>=  2; }
    if (x > 0x1)    { n +=  1; x >>=  1; }
    return n;
}

由于v是2的幂，索引是v-1中的位数，无需测试即可计算:

int bit_index32(unsigned v) {
    v--;
    v = v - ((v >> 1) & 0x55555555);
    v = (v & 0x33333333) + ((v >> 2) & 0x33333333);
    return ((v + (v >> 4) & 0xF0F0F0F) * 0x1010101) >> 24;
}

另一个只对2的幂起作用的无分支的:

int bit_index32(unsigned v) {
    return !!(v & 0xAAAAAAAA)
         | !!(v & 0xCCCCCCCC) << 1
         | !!(v & 0xF0F0F0F0) << 2
         | !!(v & 0xFF00FF00) << 3
         | !!(v & 0xFFFF0000) << 4;
}

肖恩·安德森的Bit Twiddling Hacks岁生日更有趣！