c - 获取位域中唯一位的数量

Question

我有一个 32 位位字段，其中设置了一位。我如何获得该位的编号(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

我正在寻找简洁且可读的代码或通用库函数，而不是最聪明或性能最佳的解决方案。

Answer 1

您可以为此使用内置编译器。 gcc 和 clang 支持这一点:

Built-in Function: int __builtin_clz(unsigned int x)

Returns the number of leading 0-bits in x, starting at the most significant bit position. If x is 0, the result is undefined.

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

要获得更便携的解决方案，您可以使用简单的循环:

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

一种更快的测试，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，因此索引是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;
}

另一种无分支的，仅适用于 2 的幂:

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

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