将一个整数的位 X 设置为另一个整数的位 Y 而不分支？答案

【问题标题】：Set bit X of an integer to bit Y of another integer without branching?将一个整数的位 X 设置为另一个整数的位 Y 而不分支？
【发布时间】：2026-01-09 02:30:01
【问题描述】：

下面的copy_bit 函数可以简化为out[out_bit] = in[in_bit] 之类的东西吗？（即不使用if 语句）

template< typename T >
inline void copy_bit( T& out, const T in, const std::size_t out_bit, const std::size_t in_bit )
{
    if ( (in & (1 << in_bit)) != 0 )
    {
        out |= (1 << out_bit); // Set bit
    }
    else
    {
        out &= ~(1 << out_bit); // Clear bit
    }
}

// Set bit 4 in x to bit 11 in y
copy_bit( x, y, 4, 11 );

更新：需要明确的是，这不是作业或 XY 问题，建议 std::bitset 可以回答问题。

【问题讨论】：

好吧，我们不关心家庭作业。我们应该只为实际应用解决问题。
@RoeeGavirel 你是对的，但我的意思是 out[out_bit] = in[in_bit] 的那部分。是否有可能“直接”做到这一点？
@Alireza: out[out_bit] = in[in_bit] 并不意味着必须直接更改位，因为在 C++ 中您可以重载 operator[]。
尚未在任何地方提及，但未定义的行为是由 1 << in_bit 引起的，如果 in_bit >= CHAR_BIT * sizeof(int) 不管T ；考虑使用static_cast<T>(1)，如果T 可能已签名，则转换为T 的未签名版本
+1 用于提及 XY 问题 :)

标签： c++ c++11 optimization bit-manipulation branch-prediction

【解决方案1】：

你可以这样做：

//Change the bit if and only if they are not equal:
out ^= (((out >> out_bit) ^ (in >> in_bit)) & 1) << out_bit;

(用 >> 移动两个值，使所需位位于最低有效位置，用 & 仅选择 ^ 操作结果的低位；然后将结果移动到否则为零值的位置^ 与原来的目的地。结果与将in的位in_bit复制到out的位out_bit相同。）

【讨论】：

如果您可以对此进行分析并与原始代码进行比较，则可以加分（很难理解 OP 为什么会提出此请求，除非他认为他可以超越他的编译器以获得性能提升）
我做了最难的部分，让别人做分析（：。无论如何，要求是简化代码而不是优化它。
我不确定很多人会认为这比原始代码更“简单”:)

【解决方案2】：

在一行中这样做的一种方法是首先将输出位重置为零，然后将其与in 数字具有的任何位进行或运算：

(out &= ~(1 << out_bit)) |= (((in >> in_bit) & 1) << out_bit)

【讨论】：

复合赋值运算符太多；很难证明这是否具有未定义的行为。
是的，我自己对序列点感到困惑。我相信我的回答可能确实有未定义的行为。
在 C++03 中它肯定有未定义的行为（对同一个变量的两次赋值，而没有干预序列点），尽管不使用复合赋值很容易解决这个问题

【解决方案3】：

试试这个：

template< typename T >
inline void copy_bit( T& out, const T in, const std::size_t out_bit, const std::size_t in_bit )
{
    out = (out & ~(1 << out_bit)) | (((in & (1 << in_bit)) >> in_bit) << out_bit);
}

解释：

(out & ~(1 << out_bit)) 留下out 中不感兴趣的部分。
(in & (1 << in_bit) 选择in 中有趣的部分
(((in & (1 << in_bit)) >> in_bit) << out_bit) 将位定位在正确的位置。

【讨论】：

很好的解释，但(((in & (1 << in_bit)) >> in_bit) << out_bit) 可以简化为(((in >> in_bit) & 1) << out_bit)，省了一个班次。