C - 在两个数字之间交换一点

Question

我刚刚尝试了这段代码：

void swapBit(unsigned char* numbA, unsigned char* numbB, short bitPosition)//bitPosition 0-x
{
    unsigned char oneShift = 1 << bitPosition;

    unsigned char bitA = *numbA & oneShift;
    unsigned char bitB = *numbB & oneShift;

    if (bitA)
        *numbB |= bitA;
    else
        *numbB &= (~bitA ^ oneShift);

    if (bitB)
        *numbA |= bitB;
    else
        *numbA &= (~bitB ^ oneShift);
}

交换 a 和 b 的位位置 x 但由于 if() 我认为有更好的东西。

当我看到这个时：

*numbB &= (~bitA ^ oneShift);

我真的认为有一种更简单的方法可以做到这一点。 如果你有东西给我，我会接受的:)

提前致谢

Answer 1

首先你应该将一个数字中的对应位置设置为0，然后将它与实际位进行或，删除所有条件：

*numbB &= ~oneShift; // Set the bit to `0`
*numbB |= bitA;      // Set to the actual bit value

其他号码也一样。

Answer 2

单个位并不比任意位掩码容易，所以让我们谈谈这个。您可以随时使用1U << bitpos 调用此函数。

如果两个值中的位位置相同，则两者都不需要更改。如果相反，它们都需要反转。

XOR 与 1 翻转一点；与 0 的 XOR 是空操作。

所以我们想要的是一个值，在输入之间存在位差异的任何地方都有一个1，而在其他任何地方都有一个 0。这正是a XOR b 所做的。只需将其屏蔽为仅交换一些位，我们就可以在 3 个 XOR + 1 AND 中进行位交换。

// call with  unsigned char mask = 1U << bitPosition; if you want
inline
void swapBit_char(unsigned char *A, unsigned char *B, unsigned char mask)
{
    unsigned char tmpA = *A, tmpB = *B; // read into locals in case A==B

    unsigned char bitdiff = tmpA ^ tmpB;
    bitdiff &= mask;               // only swap bits matching the mask
    *A = tmpA ^ bitdiff;
    *B = tmpB ^ bitdiff;
}

（Godbolt compiler explorer with gcc for x86-64 and ARM，包括一个带有unsigned而不是unsigned char的版本。）

您可以考虑if(bitdiff) { ... }，但除非您要通过避免分配来避免弄脏内存中的缓存行，否则可能不值得做任何条件行为。使用寄存器中的值（内联后），保存两条 xor 指令的分支几乎不值得。

这不是异或交换。它确实使用临时存储。正如@chux 的回答所表明的那样，屏蔽的异或交换需要 3 次 AND 操作以及 3 次 XOR。 （并且通过需要临时寄存器或其他存储空间来存储 & 结果，从而破坏了 XOR 交换的唯一好处。）

此版本只需要 1 个 AND。此外，最后两个 XOR 彼此独立，因此从输入到两个输出的总延迟仅为 3 次操作。 （通常为 3 个周期）。

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对于 x86 asm 示例，请参阅此代码高尔夫 Exchange capitalization of two strings in 14 bytes of x86-64 machine code（带有注释的 asm 源）

Answer 3

形成面具

unsigned char mask = 1u << bitPosition;

然后通过XOR swap algorithm 赢得同行的愤怒。

*numbA ^= *numbB & mask;
*numbB ^= *numbA & mask;
*numbA ^= *numbB & mask;

请注意，当numbA == numbB 时，此操作会失败。