实现以下目标的最有效算法是什么：
0010 0000 => 0000 0100
转换是从 MSB->LSB 到 LSB->MSB。所有位必须颠倒；也就是说，这不是字节顺序交换。
【问题讨论】：
标签： c algorithm bit-manipulation
注意：下面的所有算法都是用 C 语言编写的，但应该可以移植到您选择的语言中（当它们不那么快时不要看着我 :)
内存不足（32位int，32位机器）（来自here）：
unsigned int
reverse(register unsigned int x)
{
x = (((x & 0xaaaaaaaa) >> 1) | ((x & 0x55555555) << 1));
x = (((x & 0xcccccccc) >> 2) | ((x & 0x33333333) << 2));
x = (((x & 0xf0f0f0f0) >> 4) | ((x & 0x0f0f0f0f) << 4));
x = (((x & 0xff00ff00) >> 8) | ((x & 0x00ff00ff) << 8));
return((x >> 16) | (x << 16));
}
来自大名鼎鼎的Bit Twiddling Hacks page：
最快（查找表）：
static const unsigned char BitReverseTable256[] =
{
0x00, 0x80, 0x40, 0xC0, 0x20, 0xA0, 0x60, 0xE0, 0x10, 0x90, 0x50, 0xD0, 0x30, 0xB0, 0x70, 0xF0,
0x08, 0x88, 0x48, 0xC8, 0x28, 0xA8, 0x68, 0xE8, 0x18, 0x98, 0x58, 0xD8, 0x38, 0xB8, 0x78, 0xF8,
0x04, 0x84, 0x44, 0xC4, 0x24, 0xA4, 0x64, 0xE4, 0x14, 0x94, 0x54, 0xD4, 0x34, 0xB4, 0x74, 0xF4,
0x0C, 0x8C, 0x4C, 0xCC, 0x2C, 0xAC, 0x6C, 0xEC, 0x1C, 0x9C, 0x5C, 0xDC, 0x3C, 0xBC, 0x7C, 0xFC,
0x02, 0x82, 0x42, 0xC2, 0x22, 0xA2, 0x62, 0xE2, 0x12, 0x92, 0x52, 0xD2, 0x32, 0xB2, 0x72, 0xF2,
0x0A, 0x8A, 0x4A, 0xCA, 0x2A, 0xAA, 0x6A, 0xEA, 0x1A, 0x9A, 0x5A, 0xDA, 0x3A, 0xBA, 0x7A, 0xFA,
0x06, 0x86, 0x46, 0xC6, 0x26, 0xA6, 0x66, 0xE6, 0x16, 0x96, 0x56, 0xD6, 0x36, 0xB6, 0x76, 0xF6,
0x0E, 0x8E, 0x4E, 0xCE, 0x2E, 0xAE, 0x6E, 0xEE, 0x1E, 0x9E, 0x5E, 0xDE, 0x3E, 0xBE, 0x7E, 0xFE,
0x01, 0x81, 0x41, 0xC1, 0x21, 0xA1, 0x61, 0xE1, 0x11, 0x91, 0x51, 0xD1, 0x31, 0xB1, 0x71, 0xF1,
0x09, 0x89, 0x49, 0xC9, 0x29, 0xA9, 0x69, 0xE9, 0x19, 0x99, 0x59, 0xD9, 0x39, 0xB9, 0x79, 0xF9,
0x05, 0x85, 0x45, 0xC5, 0x25, 0xA5, 0x65, 0xE5, 0x15, 0x95, 0x55, 0xD5, 0x35, 0xB5, 0x75, 0xF5,
0x0D, 0x8D, 0x4D, 0xCD, 0x2D, 0xAD, 0x6D, 0xED, 0x1D, 0x9D, 0x5D, 0xDD, 0x3D, 0xBD, 0x7D, 0xFD,
0x03, 0x83, 0x43, 0xC3, 0x23, 0xA3, 0x63, 0xE3, 0x13, 0x93, 0x53, 0xD3, 0x33, 0xB3, 0x73, 0xF3,
0x0B, 0x8B, 0x4B, 0xCB, 0x2B, 0xAB, 0x6B, 0xEB, 0x1B, 0x9B, 0x5B, 0xDB, 0x3B, 0xBB, 0x7B, 0xFB,
0x07, 0x87, 0x47, 0xC7, 0x27, 0xA7, 0x67, 0xE7, 0x17, 0x97, 0x57, 0xD7, 0x37, 0xB7, 0x77, 0xF7,
0x0F, 0x8F, 0x4F, 0xCF, 0x2F, 0xAF, 0x6F, 0xEF, 0x1F, 0x9F, 0x5F, 0xDF, 0x3F, 0xBF, 0x7F, 0xFF
};
unsigned int v; // reverse 32-bit value, 8 bits at time
unsigned int c; // c will get v reversed
// Option 1:
c = (BitReverseTable256[v & 0xff] << 24) |
(BitReverseTable256[(v >> 8) & 0xff] << 16) |
(BitReverseTable256[(v >> 16) & 0xff] << 8) |
(BitReverseTable256[(v >> 24) & 0xff]);
// Option 2:
unsigned char * p = (unsigned char *) &v;
unsigned char * q = (unsigned char *) &c;
q[3] = BitReverseTable256[p[0]];
q[2] = BitReverseTable256[p[1]];
q[1] = BitReverseTable256[p[2]];
q[0] = BitReverseTable256[p[3]];
您可以将此想法扩展到 64 位 ints，或以内存换取速度（假设您的 L1 数据缓存足够大），并使用 64K 条目查找表一次反转 16 位。
简单
unsigned int v; // input bits to be reversed
unsigned int r = v & 1; // r will be reversed bits of v; first get LSB of v
int s = sizeof(v) * CHAR_BIT - 1; // extra shift needed at end
for (v >>= 1; v; v >>= 1)
{
r <<= 1;
r |= v & 1;
s--;
}
r <<= s; // shift when v's highest bits are zero
更快（32 位处理器）
unsigned char b = x;
b = ((b * 0x0802LU & 0x22110LU) | (b * 0x8020LU & 0x88440LU)) * 0x10101LU >> 16;
更快（64 位处理器）
unsigned char b; // reverse this (8-bit) byte
b = (b * 0x0202020202ULL & 0x010884422010ULL) % 1023;
如果您想在 32 位 int 上执行此操作，只需反转每个字节中的位，并反转字节顺序。那就是：
unsigned int toReverse;
unsigned int reversed;
unsigned char inByte0 = (toReverse & 0xFF);
unsigned char inByte1 = (toReverse & 0xFF00) >> 8;
unsigned char inByte2 = (toReverse & 0xFF0000) >> 16;
unsigned char inByte3 = (toReverse & 0xFF000000) >> 24;
reversed = (reverseBits(inByte0) << 24) | (reverseBits(inByte1) << 16) | (reverseBits(inByte2) << 8) | (reverseBits(inByte3);
我对两个最有前途的解决方案进行了基准测试，查找表和按位与（第一个）。测试机是配备 4GB DDR2-800 和 Core 2 Duo T7500 @ 2.4GHz、4MB L2 缓存的笔记本电脑； YMMV。我在 64 位 Linux 上使用了 gcc 4.3.2。 OpenMP（和 GCC 绑定）用于高分辨率计时器。
reverse.c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <omp.h>
unsigned int
reverse(register unsigned int x)
{
x = (((x & 0xaaaaaaaa) >> 1) | ((x & 0x55555555) << 1));
x = (((x & 0xcccccccc) >> 2) | ((x & 0x33333333) << 2));
x = (((x & 0xf0f0f0f0) >> 4) | ((x & 0x0f0f0f0f) << 4));
x = (((x & 0xff00ff00) >> 8) | ((x & 0x00ff00ff) << 8));
return((x >> 16) | (x << 16));
}
int main()
{
unsigned int *ints = malloc(100000000*sizeof(unsigned int));
unsigned int *ints2 = malloc(100000000*sizeof(unsigned int));
for(unsigned int i = 0; i < 100000000; i++)
ints[i] = rand();
unsigned int *inptr = ints;
unsigned int *outptr = ints2;
unsigned int *endptr = ints + 100000000;
// Starting the time measurement
double start = omp_get_wtime();
// Computations to be measured
while(inptr != endptr)
{
(*outptr) = reverse(*inptr);
inptr++;
outptr++;
}
// Measuring the elapsed time
double end = omp_get_wtime();
// Time calculation (in seconds)
printf("Time: %f seconds\n", end-start);
free(ints);
free(ints2);
return 0;
}
reverse_lookup.c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <omp.h>
static const unsigned char BitReverseTable256[] =
{
0x00, 0x80, 0x40, 0xC0, 0x20, 0xA0, 0x60, 0xE0, 0x10, 0x90, 0x50, 0xD0, 0x30, 0xB0, 0x70, 0xF0,
0x08, 0x88, 0x48, 0xC8, 0x28, 0xA8, 0x68, 0xE8, 0x18, 0x98, 0x58, 0xD8, 0x38, 0xB8, 0x78, 0xF8,
0x04, 0x84, 0x44, 0xC4, 0x24, 0xA4, 0x64, 0xE4, 0x14, 0x94, 0x54, 0xD4, 0x34, 0xB4, 0x74, 0xF4,
0x0C, 0x8C, 0x4C, 0xCC, 0x2C, 0xAC, 0x6C, 0xEC, 0x1C, 0x9C, 0x5C, 0xDC, 0x3C, 0xBC, 0x7C, 0xFC,
0x02, 0x82, 0x42, 0xC2, 0x22, 0xA2, 0x62, 0xE2, 0x12, 0x92, 0x52, 0xD2, 0x32, 0xB2, 0x72, 0xF2,
0x0A, 0x8A, 0x4A, 0xCA, 0x2A, 0xAA, 0x6A, 0xEA, 0x1A, 0x9A, 0x5A, 0xDA, 0x3A, 0xBA, 0x7A, 0xFA,
0x06, 0x86, 0x46, 0xC6, 0x26, 0xA6, 0x66, 0xE6, 0x16, 0x96, 0x56, 0xD6, 0x36, 0xB6, 0x76, 0xF6,
0x0E, 0x8E, 0x4E, 0xCE, 0x2E, 0xAE, 0x6E, 0xEE, 0x1E, 0x9E, 0x5E, 0xDE, 0x3E, 0xBE, 0x7E, 0xFE,
0x01, 0x81, 0x41, 0xC1, 0x21, 0xA1, 0x61, 0xE1, 0x11, 0x91, 0x51, 0xD1, 0x31, 0xB1, 0x71, 0xF1,
0x09, 0x89, 0x49, 0xC9, 0x29, 0xA9, 0x69, 0xE9, 0x19, 0x99, 0x59, 0xD9, 0x39, 0xB9, 0x79, 0xF9,
0x05, 0x85, 0x45, 0xC5, 0x25, 0xA5, 0x65, 0xE5, 0x15, 0x95, 0x55, 0xD5, 0x35, 0xB5, 0x75, 0xF5,
0x0D, 0x8D, 0x4D, 0xCD, 0x2D, 0xAD, 0x6D, 0xED, 0x1D, 0x9D, 0x5D, 0xDD, 0x3D, 0xBD, 0x7D, 0xFD,
0x03, 0x83, 0x43, 0xC3, 0x23, 0xA3, 0x63, 0xE3, 0x13, 0x93, 0x53, 0xD3, 0x33, 0xB3, 0x73, 0xF3,
0x0B, 0x8B, 0x4B, 0xCB, 0x2B, 0xAB, 0x6B, 0xEB, 0x1B, 0x9B, 0x5B, 0xDB, 0x3B, 0xBB, 0x7B, 0xFB,
0x07, 0x87, 0x47, 0xC7, 0x27, 0xA7, 0x67, 0xE7, 0x17, 0x97, 0x57, 0xD7, 0x37, 0xB7, 0x77, 0xF7,
0x0F, 0x8F, 0x4F, 0xCF, 0x2F, 0xAF, 0x6F, 0xEF, 0x1F, 0x9F, 0x5F, 0xDF, 0x3F, 0xBF, 0x7F, 0xFF
};
int main()
{
unsigned int *ints = malloc(100000000*sizeof(unsigned int));
unsigned int *ints2 = malloc(100000000*sizeof(unsigned int));
for(unsigned int i = 0; i < 100000000; i++)
ints[i] = rand();
unsigned int *inptr = ints;
unsigned int *outptr = ints2;
unsigned int *endptr = ints + 100000000;
// Starting the time measurement
double start = omp_get_wtime();
// Computations to be measured
while(inptr != endptr)
{
unsigned int in = *inptr;
// Option 1:
//*outptr = (BitReverseTable256[in & 0xff] << 24) |
// (BitReverseTable256[(in >> 8) & 0xff] << 16) |
// (BitReverseTable256[(in >> 16) & 0xff] << 8) |
// (BitReverseTable256[(in >> 24) & 0xff]);
// Option 2:
unsigned char * p = (unsigned char *) &(*inptr);
unsigned char * q = (unsigned char *) &(*outptr);
q[3] = BitReverseTable256[p[0]];
q[2] = BitReverseTable256[p[1]];
q[1] = BitReverseTable256[p[2]];
q[0] = BitReverseTable256[p[3]];
inptr++;
outptr++;
}
// Measuring the elapsed time
double end = omp_get_wtime();
// Time calculation (in seconds)
printf("Time: %f seconds\n", end-start);
free(ints);
free(ints2);
return 0;
}
我在几种不同的优化中尝试了这两种方法，在每个级别运行了 3 次试验，每次试验反转了 1 亿随机 unsigned ints。对于查找表选项，我尝试了按位黑客页面上给出的两种方案（选项 1 和 2）。结果如下所示。
按位与
mrj10@mjlap:~/code$ gcc -fopenmp -std=c99 -o reverse reverse.c
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse
Time: 2.000593 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse
Time: 1.938893 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse
Time: 1.936365 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ gcc -fopenmp -std=c99 -O2 -o reverse reverse.c
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse
Time: 0.942709 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse
Time: 0.991104 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse
Time: 0.947203 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ gcc -fopenmp -std=c99 -O3 -o reverse reverse.c
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse
Time: 0.922639 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse
Time: 0.892372 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse
Time: 0.891688 seconds
查找表（选项 1）
mrj10@mjlap:~/code$ gcc -fopenmp -std=c99 -o reverse_lookup reverse_lookup.c
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 1.201127 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 1.196129 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 1.235972 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ gcc -fopenmp -std=c99 -O2 -o reverse_lookup reverse_lookup.c
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 0.633042 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 0.655880 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 0.633390 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ gcc -fopenmp -std=c99 -O3 -o reverse_lookup reverse_lookup.c
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 0.652322 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 0.631739 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 0.652431 seconds
查找表（选项 2）
mrj10@mjlap:~/code$ gcc -fopenmp -std=c99 -o reverse_lookup reverse_lookup.c
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 1.671537 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 1.688173 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 1.664662 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ gcc -fopenmp -std=c99 -O2 -o reverse_lookup reverse_lookup.c
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 1.049851 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 1.048403 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 1.085086 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ gcc -fopenmp -std=c99 -O3 -o reverse_lookup reverse_lookup.c
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 1.082223 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 1.053431 seconds
mrj10@mjlap:~/code$ ./reverse_lookup
Time: 1.081224 seconds
如果您担心性能，请使用带有选项 1 的查找表（字节寻址速度很慢）。如果您需要从系统中挤出内存的最后一个字节（如果您关心位反转的性能，您可能会这样做），按位与方法的优化版本也不会太差。
是的，我知道基准代码完全是 hack。关于如何改进它的建议非常受欢迎。我知道的事情：
ld 出现了一些疯狂的符号重新定义错误），所以我认为生成的代码不适合我的微架构。32 位
.L3:
movl (%r12,%rsi), %ecx
movzbl %cl, %eax
movzbl BitReverseTable256(%rax), %edx
movl %ecx, %eax
shrl $24, %eax
mov %eax, %eax
movzbl BitReverseTable256(%rax), %eax
sall $24, %edx
orl %eax, %edx
movzbl %ch, %eax
shrl $16, %ecx
movzbl BitReverseTable256(%rax), %eax
movzbl %cl, %ecx
sall $16, %eax
orl %eax, %edx
movzbl BitReverseTable256(%rcx), %eax
sall $8, %eax
orl %eax, %edx
movl %edx, (%r13,%rsi)
addq $4, %rsi
cmpq $400000000, %rsi
jne .L3
编辑：我还尝试在我的机器上使用 uint64_t 类型来查看是否有任何性能提升。性能比 32 位快约 10%，无论您是一次仅使用 64 位类型来反转两个 32 位 int 类型的位，还是实际上将位反转为一半，性能几乎相同许多 64 位值。汇编代码如下所示（对于前一种情况，一次反转两个 32 位 int 类型的位）：
.L3:
movq (%r12,%rsi), %rdx
movq %rdx, %rax
shrq $24, %rax
andl $255, %eax
movzbl BitReverseTable256(%rax), %ecx
movzbq %dl,%rax
movzbl BitReverseTable256(%rax), %eax
salq $24, %rax
orq %rax, %rcx
movq %rdx, %rax
shrq $56, %rax
movzbl BitReverseTable256(%rax), %eax
salq $32, %rax
orq %rax, %rcx
movzbl %dh, %eax
shrq $16, %rdx
movzbl BitReverseTable256(%rax), %eax
salq $16, %rax
orq %rax, %rcx
movzbq %dl,%rax
shrq $16, %rdx
movzbl BitReverseTable256(%rax), %eax
salq $8, %rax
orq %rax, %rcx
movzbq %dl,%rax
shrq $8, %rdx
movzbl BitReverseTable256(%rax), %eax
salq $56, %rax
orq %rax, %rcx
movzbq %dl,%rax
shrq $8, %rdx
movzbl BitReverseTable256(%rax), %eax
andl $255, %edx
salq $48, %rax
orq %rax, %rcx
movzbl BitReverseTable256(%rdx), %eax
salq $40, %rax
orq %rax, %rcx
movq %rcx, (%r13,%rsi)
addq $8, %rsi
cmpq $400000000, %rsi
jne .L3
【讨论】：
这个线程引起了我的注意，因为它处理一个简单的问题，即使是现代 CPU 也需要大量工作（CPU 周期）。有一天，我也站在那里，遇到了同样的 ¤#%"#" 问题。我不得不翻转数百万字节。但是我知道我所有的目标系统都是基于现代英特尔的，所以让我们开始优化到极致吧！！！
所以我使用了 Matt J 的查找代码作为基础。我的基准测试系统是 i7 haswell 4700eq。
Matt J 的查找位翻转 400 000 000 字节：大约 0.272 秒。
然后我继续尝试查看英特尔的 ISPC 编译器是否可以对 reverse.c 中的算术进行矢量化。
我不会在这里对我的发现感到厌烦，因为我尝试了很多来帮助编译器找到东西，无论如何，我最终以大约 0.15 秒的性能完成了 400 000 000 字节的位翻转。这是一个很大的减少，但对于我的应用程序来说仍然太慢了..
所以大家让我介绍一下世界上最快的基于 Intel 的 bitflipper。计时：
位翻转 400000000 字节的时间：0.050082 秒 !!!!!
// Bitflip using AVX2 - The fastest Intel based bitflip in the world!!
// Made by Anders Cedronius 2014 (anders.cedronius (you know what) gmail.com)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <omp.h>
using namespace std;
#define DISPLAY_HEIGHT 4
#define DISPLAY_WIDTH 32
#define NUM_DATA_BYTES 400000000
// Constants (first we got the mask, then the high order nibble look up table and last we got the low order nibble lookup table)
__attribute__ ((aligned(32))) static unsigned char k1[32*3]={
0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,
0x00,0x08,0x04,0x0c,0x02,0x0a,0x06,0x0e,0x01,0x09,0x05,0x0d,0x03,0x0b,0x07,0x0f,0x00,0x08,0x04,0x0c,0x02,0x0a,0x06,0x0e,0x01,0x09,0x05,0x0d,0x03,0x0b,0x07,0x0f,
0x00,0x80,0x40,0xc0,0x20,0xa0,0x60,0xe0,0x10,0x90,0x50,0xd0,0x30,0xb0,0x70,0xf0,0x00,0x80,0x40,0xc0,0x20,0xa0,0x60,0xe0,0x10,0x90,0x50,0xd0,0x30,0xb0,0x70,0xf0
};
// The data to be bitflipped (+32 to avoid the quantization out of memory problem)
__attribute__ ((aligned(32))) static unsigned char data[NUM_DATA_BYTES+32]={};
extern "C" {
void bitflipbyte(unsigned char[],unsigned int,unsigned char[]);
}
int main()
{
for(unsigned int i = 0; i < NUM_DATA_BYTES; i++)
{
data[i] = rand();
}
printf ("\r\nData in(start):\r\n");
for (unsigned int j = 0; j < 4; j++)
{
for (unsigned int i = 0; i < DISPLAY_WIDTH; i++)
{
printf ("0x%02x,",data[i+(j*DISPLAY_WIDTH)]);
}
printf ("\r\n");
}
printf ("\r\nNumber of 32-byte chunks to convert: %d\r\n",(unsigned int)ceil(NUM_DATA_BYTES/32.0));
double start_time = omp_get_wtime();
bitflipbyte(data,(unsigned int)ceil(NUM_DATA_BYTES/32.0),k1);
double end_time = omp_get_wtime();
printf ("\r\nData out:\r\n");
for (unsigned int j = 0; j < 4; j++)
{
for (unsigned int i = 0; i < DISPLAY_WIDTH; i++)
{
printf ("0x%02x,",data[i+(j*DISPLAY_WIDTH)]);
}
printf ("\r\n");
}
printf("\r\n\r\nTime to bitflip %d bytes: %f seconds\r\n\r\n",NUM_DATA_BYTES, end_time-start_time);
// return with no errors
return 0;
}
printf 用于调试..
这是主力：
bits 64
global bitflipbyte
bitflipbyte:
vmovdqa ymm2, [rdx]
add rdx, 20h
vmovdqa ymm3, [rdx]
add rdx, 20h
vmovdqa ymm4, [rdx]
bitflipp_loop:
vmovdqa ymm0, [rdi]
vpand ymm1, ymm2, ymm0
vpandn ymm0, ymm2, ymm0
vpsrld ymm0, ymm0, 4h
vpshufb ymm1, ymm4, ymm1
vpshufb ymm0, ymm3, ymm0
vpor ymm0, ymm0, ymm1
vmovdqa [rdi], ymm0
add rdi, 20h
dec rsi
jnz bitflipp_loop
ret
代码占用 32 个字节，然后屏蔽掉半字节。高半字节向右移动 4。然后我使用 vpshufb 和 ymm4 / ymm3 作为查找表。我可以使用单个查找表，但是在再次将半字节进行 OR 运算之前，我必须向左移动。
还有更快的翻转位的方法。但我必须使用单线程和 CPU，所以这是我能达到的最快速度。你能做一个更快的版本吗？
请不要对使用英特尔 C/C++ 编译器内在等效命令做出任何解释...
【讨论】：
pshub 应该可以做到这一点，因为毕竟最好的 popcount 也用它完成了！如果不是为了你，我早就写在这里了。荣誉。
popcnt、tzcnt 和pext 的执行单元。因此，每个pext 或tzcnt 都会消耗popcnt 的吞吐量。如果您的数据在 L1D 缓存中很热，那么在 Intel CPU 上对阵列进行 popcount 的最快方法是使用 AVX2 pshufb。 （Ryzen 每个时钟有 4 个 popcnt 吞吐量，所以这可能是最佳的，但 Bulldozer 系列每 4 个时钟有一个 popcnt r64,r64 吞吐量 ...agner.org/optimize）。
嗯，这肯定不会像 Matt J 那样给出答案，但希望它仍然有用。
size_t reverse(size_t n, unsigned int bytes)
{
__asm__("BSWAP %0" : "=r"(n) : "0"(n));
n >>= ((sizeof(size_t) - bytes) * 8);
n = ((n & 0xaaaaaaaaaaaaaaaa) >> 1) | ((n & 0x5555555555555555) << 1);
n = ((n & 0xcccccccccccccccc) >> 2) | ((n & 0x3333333333333333) << 2);
n = ((n & 0xf0f0f0f0f0f0f0f0) >> 4) | ((n & 0x0f0f0f0f0f0f0f0f) << 4);
return n;
}
这与 Matt 的最佳算法完全相同，只是有一条名为 BSWAP 的小指令交换 64 位数字的字节（而不是位）。所以 b7,b6,b5,b4,b3,b2,b1,b0 变为 b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7。由于我们使用的是 32 位数字，我们需要将字节交换后的数字向下移动 32 位。这只是让我们完成交换每个字节的 8 位的任务，瞧！我们完成了。
时间：在我的机器上，Matt 的算法每次试验的运行时间约为 0.52 秒。我的每次试验运行时间约为 0.42 秒。我认为快 20% 还不错。
如果您担心指令 BSWAP Wikipedia 的可用性，则将指令 BSWAP 与 1989 年推出的 80846 一起添加。需要注意的是，维基百科还声明该指令仅适用于 32 位寄存器这在我的机器上显然不是这样，它只能在 64 位寄存器上工作。
此方法同样适用于任何整数数据类型，因此可以通过传递所需的字节数简单地概括该方法：
size_t reverse(size_t n, unsigned int bytes)
{
__asm__("BSWAP %0" : "=r"(n) : "0"(n));
n >>= ((sizeof(size_t) - bytes) * 8);
n = ((n & 0xaaaaaaaaaaaaaaaa) >> 1) | ((n & 0x5555555555555555) << 1);
n = ((n & 0xcccccccccccccccc) >> 2) | ((n & 0x3333333333333333) << 2);
n = ((n & 0xf0f0f0f0f0f0f0f0) >> 4) | ((n & 0x0f0f0f0f0f0f0f0f) << 4);
return n;
}
然后可以这样调用：
n = reverse(n, sizeof(char));//only reverse 8 bits
n = reverse(n, sizeof(short));//reverse 16 bits
n = reverse(n, sizeof(int));//reverse 32 bits
n = reverse(n, sizeof(size_t));//reverse 64 bits
编译器应该能够优化掉额外的参数（假设编译器内联函数）并且对于sizeof(size_t) 的情况，右移将被完全删除。请注意，如果通过sizeof(char)，GCC 至少无法删除 BSWAP 和右移。
【讨论】：
对于喜欢递归的人来说，这是另一种解决方案。
这个想法很简单。 将输入除以一半并交换两半，继续直到达到单个位。
Illustrated in the example below.
Ex : If Input is 00101010 ==> Expected output is 01010100
1. Divide the input into 2 halves
0010 --- 1010
2. Swap the 2 Halves
1010 0010
3. Repeat the same for each half.
10 -- 10 --- 00 -- 10
10 10 10 00
1-0 -- 1-0 --- 1-0 -- 0-0
0 1 0 1 0 1 0 0
Done! Output is 01010100
这是一个递归函数来解决它。 （注意我使用了无符号整数，因此它可以用于最大 sizeof(unsigned int)*8 位的输入。
递归函数有 2 个参数 - 位需要的值 要反转的和值中的位数。
int reverse_bits_recursive(unsigned int num, unsigned int numBits)
{
unsigned int reversedNum;;
unsigned int mask = 0;
mask = (0x1 << (numBits/2)) - 1;
if (numBits == 1) return num;
reversedNum = reverse_bits_recursive(num >> numBits/2, numBits/2) |
reverse_bits_recursive((num & mask), numBits/2) << numBits/2;
return reversedNum;
}
int main()
{
unsigned int reversedNum;
unsigned int num;
num = 0x55;
reversedNum = reverse_bits_recursive(num, 8);
printf ("Bit Reversal Input = 0x%x Output = 0x%x\n", num, reversedNum);
num = 0xabcd;
reversedNum = reverse_bits_recursive(num, 16);
printf ("Bit Reversal Input = 0x%x Output = 0x%x\n", num, reversedNum);
num = 0x123456;
reversedNum = reverse_bits_recursive(num, 24);
printf ("Bit Reversal Input = 0x%x Output = 0x%x\n", num, reversedNum);
num = 0x11223344;
reversedNum = reverse_bits_recursive(num,32);
printf ("Bit Reversal Input = 0x%x Output = 0x%x\n", num, reversedNum);
}
这是输出：
Bit Reversal Input = 0x55 Output = 0xaa
Bit Reversal Input = 0xabcd Output = 0xb3d5
Bit Reversal Input = 0x123456 Output = 0x651690
Bit Reversal Input = 0x11223344 Output = 0x22cc4488
【讨论】：
numBits 是 int，当您将函数参数除以 3 时，它会向下舍入为 1？
Anders Cedronius's answer 为拥有支持 AVX2 的 x86 CPU 的人们提供了一个很好的解决方案。对于不支持 AVX 的 x86 平台或非 x86 平台，以下任一实现都应该可以正常工作。
第一个代码是经典二进制分区方法的变体，其编码是为了最大限度地利用在各种 ARM 处理器上有用的 shift-plus-logic 习惯用法。此外，它使用动态掩码生成，这对于需要多条指令来加载每个 32 位掩码值的 RISC 处理器可能是有益的。 x86 平台的编译器应该在编译时而不是运行时使用常量传播来计算所有掩码。
/* Classic binary partitioning algorithm */
inline uint32_t brev_classic (uint32_t a)
{
uint32_t m;
a = (a >> 16) | (a << 16); // swap halfwords
m = 0x00ff00ff; a = ((a >> 8) & m) | ((a << 8) & ~m); // swap bytes
m = m^(m << 4); a = ((a >> 4) & m) | ((a << 4) & ~m); // swap nibbles
m = m^(m << 2); a = ((a >> 2) & m) | ((a << 2) & ~m);
m = m^(m << 1); a = ((a >> 1) & m) | ((a << 1) & ~m);
return a;
}
在“计算机编程的艺术”的第 4A 卷中，D. Knuth 展示了巧妙的位反转方法，这些方法令人惊讶地比经典的二进制分区算法需要更少的操作。 Hacker's Delight 网站上的this document 显示了一种用于 32 位操作数的算法，我在 TAOCP 中找不到。
/* Knuth's algorithm from http://www.hackersdelight.org/revisions.pdf. Retrieved 8/19/2015 */
inline uint32_t brev_knuth (uint32_t a)
{
uint32_t t;
a = (a << 15) | (a >> 17);
t = (a ^ (a >> 10)) & 0x003f801f;
a = (t + (t << 10)) ^ a;
t = (a ^ (a >> 4)) & 0x0e038421;
a = (t + (t << 4)) ^ a;
t = (a ^ (a >> 2)) & 0x22488842;
a = (t + (t << 2)) ^ a;
return a;
}
使用英特尔编译器 C/C++ 编译器 13.1.3.198，上述两个函数都可以自动矢量化，很好地针对 XMM 寄存器。它们也可以手动矢量化，而无需付出太多努力。
在我的 IvyBridge Xeon E3 1270v2 上，使用自动矢量化代码，使用 brev_classic() 在 0.070 秒内对 1 亿个 uint32_t 字进行位反转，使用 brev_knuth() 在 0.068 秒内进行位反转。我注意确保我的基准测试不受系统内存带宽的限制。
【讨论】：
brev_knuth()？来自 Hacker's Delight 的 PDF 中的归属似乎表明这些数字直接来自 Knuth 本人。我不能声称已经充分理解了 Knuth 对 TAOCP 中基本设计原则的描述，以解释常量是如何导出的，或者人们将如何处理任意字长的导出常量和移位因子。
假设你有一个位数组，这个怎么样： 1. 从 MSB 开始，将位一个一个地压入堆栈。 2. 将此堆栈中的位弹出到另一个数组（如果您想节省空间，也可以使用同一个数组），将第一个弹出的位放入 MSB 并从那里继续到较低有效位。
Stack stack = new Stack();
Bit[] bits = new Bit[] { 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0 };
for (int i = 0; i < bits.Length; i++)
{
stack.push(bits[i]);
}
for (int i = 0; i < bits.Length; i++)
{
bits[i] = stack.pop();
}
【讨论】：
原生 ARM 指令“rbit”可以用 1 个 cpu 周期和 1 个额外的 cpu 寄存器来完成，无法超越。
【讨论】：
这不是人类的工作！ ...但对于机器来说是完美的
这是 2015 年，距离第一次提出这个问题已有 6 年。编译器从此成为我们的主人，而我们作为人类的工作只是帮助他们。那么，将我们的意图传达给机器的最佳方式是什么？
位反转如此普遍，以至于您不得不想知道为什么 x86 不断增长的 ISA 不包含一次性执行的指令。
原因：如果您将真正简洁的意图提供给编译器，位反转应该只需要 ~20 个 CPU 周期。让我向您展示如何制作 reverse() 并使用它：
#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>
uint64_t reverse(const uint64_t n,
const uint64_t k)
{
uint64_t r, i;
for (r = 0, i = 0; i < k; ++i)
r |= ((n >> i) & 1) << (k - i - 1);
return r;
}
int main()
{
const uint64_t size = 64;
uint64_t sum = 0;
uint64_t a;
for (a = 0; a < (uint64_t)1 << 30; ++a)
sum += reverse(a, size);
printf("%" PRIu64 "\n", sum);
return 0;
}
使用 Clang 版本 >= 3.6、-O3、-march=native（用 Haswell 测试）编译此示例程序，使用新的 AVX2 指令提供艺术品质的代码，运行时间为 11 秒 处理约 10 亿个 reverse()。每个 reverse() 大约 10 ns，假设 2 GHz 的 CPU 周期为 0.5 ns，使我们处于最佳的 20 个 CPU 周期。
警告：这个示例代码应该可以作为一个不错的基准测试几年，但是一旦编译器足够聪明地优化 main() 以仅打印最终结果而不是真正计算任何东西，它最终会开始显示它的年龄。但目前它适用于展示 reverse()。
【讨论】：
Bit-reversal is so common... 我不知道。我几乎每天都使用处理位级别数据的代码，我不记得曾经有过这种特定需求。在什么场景下需要它？ - 并不是说它本身就不是一个有趣的问题。
当然，bit-twiddling hack 的明显来源在这里： http://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html#BitReverseObvious
【讨论】：
以低内存和最快的速度实现。
private Byte BitReverse(Byte bData)
{
Byte[] lookup = { 0, 8, 4, 12,
2, 10, 6, 14 ,
1, 9, 5, 13,
3, 11, 7, 15 };
Byte ret_val = (Byte)(((lookup[(bData & 0x0F)]) << 4) + lookup[((bData & 0xF0) >> 4)]);
return ret_val;
}
【讨论】：
嗯，这与第一个“reverse()”基本相同，但它是 64 位的，只需要从指令流中加载一个立即掩码。 GCC 创建没有跳转的代码，所以这应该很快。
#include <stdio.h>
static unsigned long long swap64(unsigned long long val)
{
#define ZZZZ(x,s,m) (((x) >>(s)) & (m)) | (((x) & (m))<<(s));
/* val = (((val) >>16) & 0xFFFF0000FFFF) | (((val) & 0xFFFF0000FFFF)<<16); */
val = ZZZZ(val,32, 0x00000000FFFFFFFFull );
val = ZZZZ(val,16, 0x0000FFFF0000FFFFull );
val = ZZZZ(val,8, 0x00FF00FF00FF00FFull );
val = ZZZZ(val,4, 0x0F0F0F0F0F0F0F0Full );
val = ZZZZ(val,2, 0x3333333333333333ull );
val = ZZZZ(val,1, 0x5555555555555555ull );
return val;
#undef ZZZZ
}
int main(void)
{
unsigned long long val, aaaa[16] =
{ 0xfedcba9876543210,0xedcba9876543210f,0xdcba9876543210fe,0xcba9876543210fed
, 0xba9876543210fedc,0xa9876543210fedcb,0x9876543210fedcba,0x876543210fedcba9
, 0x76543210fedcba98,0x6543210fedcba987,0x543210fedcba9876,0x43210fedcba98765
, 0x3210fedcba987654,0x210fedcba9876543,0x10fedcba98765432,0x0fedcba987654321
};
unsigned iii;
for (iii=0; iii < 16; iii++) {
val = swap64 (aaaa[iii]);
printf("A[]=%016llX Sw=%016llx\n", aaaa[iii], val);
}
return 0;
}
【讨论】：
我很好奇明显的原始旋转会有多快。
在我的机器 (i7@2600) 上，1,500,150,000 次迭代的平均值为 27.28 ns（在 131,071 个 64 位整数的随机集合上）。
优点：所需内存少，代码简单。我会说它也没有那么大。对于任何输入（128 次算术 SHIFT 运算 + 64 次逻辑 AND 运算 + 64 次逻辑 OR 运算），所需的时间都是可预测且恒定的。
我与@Matt J 获得的最佳时间进行了比较，后者的答案已被接受。如果我正确地阅读了他的答案，他得到的最佳结果是 0.631739 秒 1,000,000 迭代，这导致平均每次旋转 631 ns。
我使用的代码sn-p是下面这个：
unsigned long long reverse_long(unsigned long long x)
{
return (((x >> 0) & 1) << 63) |
(((x >> 1) & 1) << 62) |
(((x >> 2) & 1) << 61) |
(((x >> 3) & 1) << 60) |
(((x >> 4) & 1) << 59) |
(((x >> 5) & 1) << 58) |
(((x >> 6) & 1) << 57) |
(((x >> 7) & 1) << 56) |
(((x >> 8) & 1) << 55) |
(((x >> 9) & 1) << 54) |
(((x >> 10) & 1) << 53) |
(((x >> 11) & 1) << 52) |
(((x >> 12) & 1) << 51) |
(((x >> 13) & 1) << 50) |
(((x >> 14) & 1) << 49) |
(((x >> 15) & 1) << 48) |
(((x >> 16) & 1) << 47) |
(((x >> 17) & 1) << 46) |
(((x >> 18) & 1) << 45) |
(((x >> 19) & 1) << 44) |
(((x >> 20) & 1) << 43) |
(((x >> 21) & 1) << 42) |
(((x >> 22) & 1) << 41) |
(((x >> 23) & 1) << 40) |
(((x >> 24) & 1) << 39) |
(((x >> 25) & 1) << 38) |
(((x >> 26) & 1) << 37) |
(((x >> 27) & 1) << 36) |
(((x >> 28) & 1) << 35) |
(((x >> 29) & 1) << 34) |
(((x >> 30) & 1) << 33) |
(((x >> 31) & 1) << 32) |
(((x >> 32) & 1) << 31) |
(((x >> 33) & 1) << 30) |
(((x >> 34) & 1) << 29) |
(((x >> 35) & 1) << 28) |
(((x >> 36) & 1) << 27) |
(((x >> 37) & 1) << 26) |
(((x >> 38) & 1) << 25) |
(((x >> 39) & 1) << 24) |
(((x >> 40) & 1) << 23) |
(((x >> 41) & 1) << 22) |
(((x >> 42) & 1) << 21) |
(((x >> 43) & 1) << 20) |
(((x >> 44) & 1) << 19) |
(((x >> 45) & 1) << 18) |
(((x >> 46) & 1) << 17) |
(((x >> 47) & 1) << 16) |
(((x >> 48) & 1) << 15) |
(((x >> 49) & 1) << 14) |
(((x >> 50) & 1) << 13) |
(((x >> 51) & 1) << 12) |
(((x >> 52) & 1) << 11) |
(((x >> 53) & 1) << 10) |
(((x >> 54) & 1) << 9) |
(((x >> 55) & 1) << 8) |
(((x >> 56) & 1) << 7) |
(((x >> 57) & 1) << 6) |
(((x >> 58) & 1) << 5) |
(((x >> 59) & 1) << 4) |
(((x >> 60) & 1) << 3) |
(((x >> 61) & 1) << 2) |
(((x >> 62) & 1) << 1) |
(((x >> 63) & 1) << 0);
}
【讨论】：
您可能想要使用标准模板库。它可能比上面提到的代码慢。但是，在我看来，它更清晰，更容易理解。
#include<bitset>
#include<iostream>
template<size_t N>
const std::bitset<N> reverse(const std::bitset<N>& ordered)
{
std::bitset<N> reversed;
for(size_t i = 0, j = N - 1; i < N; ++i, --j)
reversed[j] = ordered[i];
return reversed;
};
// test the function
int main()
{
unsigned long num;
const size_t N = sizeof(num)*8;
std::cin >> num;
std::cout << std::showbase << std::hex;
std::cout << "ordered = " << num << std::endl;
std::cout << "reversed = " << reverse<N>(num).to_ulong() << std::endl;
std::cout << "double_reversed = " << reverse<N>(reverse<N>(num)).to_ulong() << std::endl;
}
【讨论】：
通用
C 代码。以 1 字节输入数据 num 为例。
unsigned char num = 0xaa; // 1010 1010 (aa) -> 0101 0101 (55)
int s = sizeof(num) * 8; // get number of bits
int i, x, y, p;
int var = 0; // make var data type to be equal or larger than num
for (i = 0; i < (s / 2); i++) {
// extract bit on the left, from MSB
p = s - i - 1;
x = num & (1 << p);
x = x >> p;
printf("x: %d\n", x);
// extract bit on the right, from LSB
y = num & (1 << i);
y = y >> i;
printf("y: %d\n", y);
var = var | (x << i); // apply x
var = var | (y << p); // apply y
}
printf("new: 0x%x\n", new);
【讨论】：
以下内容如何：
uint reverseMSBToLSB32ui(uint input)
{
uint output = 0x00000000;
uint toANDVar = 0;
int places = 0;
for (int i = 1; i < 32; i++)
{
places = (32 - i);
toANDVar = (uint)(1 << places);
output |= (uint)(input & (toANDVar)) >> places;
}
return output;
}
小而简单（不过，仅限 32 位）。
【讨论】：
我认为这是反转位的最简单方法之一。 如果这个逻辑有任何缺陷，请告诉我。 基本上在这个逻辑中，我们检查位置位的值。 如果值是 1 在反向位置设置位。
void bit_reverse(ui32 *data)
{
ui32 temp = 0;
ui32 i, bit_len;
{
for(i = 0, bit_len = 31; i <= bit_len; i++)
{
temp |= (*data & 1 << i)? (1 << bit_len-i) : 0;
}
*data = temp;
}
return;
}
【讨论】：
unsigned char ReverseBits(unsigned char data)
{
unsigned char k = 0, rev = 0;
unsigned char n = data;
while(n)
{
k = n & (~(n - 1));
n &= (n - 1);
rev |= (128 / k);
}
return rev;
}
【讨论】：
k 始终是 2 的幂，但编译器可能不会证明这一点并将其转换为位扫描/移位。
我认为我知道的最简单的方法如下。 MSB 是输入，LSB 是“反转”输出：
unsigned char rev(char MSB) {
unsigned char LSB=0; // for output
_FOR(i,0,8) {
LSB= LSB << 1;
if(MSB&1) LSB = LSB | 1;
MSB= MSB >> 1;
}
return LSB;
}
// It works by rotating bytes in opposite directions.
// Just repeat for each byte.
【讨论】：
// Purpose: to reverse bits in an unsigned short integer
// Input: an unsigned short integer whose bits are to be reversed
// Output: an unsigned short integer with the reversed bits of the input one
unsigned short ReverseBits( unsigned short a )
{
// declare and initialize number of bits in the unsigned short integer
const char num_bits = sizeof(a) * CHAR_BIT;
// declare and initialize bitset representation of integer a
bitset<num_bits> bitset_a(a);
// declare and initialize bitset representation of integer b (0000000000000000)
bitset<num_bits> bitset_b(0);
// declare and initialize bitset representation of mask (0000000000000001)
bitset<num_bits> mask(1);
for ( char i = 0; i < num_bits; ++i )
{
bitset_b = (bitset_b << 1) | bitset_a & mask;
bitset_a >>= 1;
}
return (unsigned short) bitset_b.to_ulong();
}
void PrintBits( unsigned short a )
{
// declare and initialize bitset representation of a
bitset<sizeof(a) * CHAR_BIT> bitset(a);
// print out bits
cout << bitset << endl;
}
// Testing the functionality of the code
int main ()
{
unsigned short a = 17, b;
cout << "Original: ";
PrintBits(a);
b = ReverseBits( a );
cout << "Reversed: ";
PrintBits(b);
}
// Output:
Original: 0000000000010001
Reversed: 1000100000000000
【讨论】：
另一种基于循环的解决方案，在数量较少时快速退出（在 C++ 中用于多种类型）
template<class T>
T reverse_bits(T in) {
T bit = static_cast<T>(1) << (sizeof(T) * 8 - 1);
T out;
for (out = 0; bit && in; bit >>= 1, in >>= 1) {
if (in & 1) {
out |= bit;
}
}
return out;
}
或在 C 中用于无符号整数
unsigned int reverse_bits(unsigned int in) {
unsigned int bit = 1u << (sizeof(T) * 8 - 1);
unsigned int out;
for (out = 0; bit && in; bit >>= 1, in >>= 1) {
if (in & 1)
out |= bit;
}
return out;
}
【讨论】：
似乎许多其他帖子都在关注速度（即最好 = 最快）。 简单又如何？考虑：
char ReverseBits(char character) {
char reversed_character = 0;
for (int i = 0; i < 8; i++) {
char ith_bit = (c >> i) & 1;
reversed_character |= (ith_bit << (sizeof(char) - 1 - i));
}
return reversed_character;
}
并希望聪明的编译器会为你优化。
如果你想反转一个更长的位列表（包含sizeof(char) * n位），你可以使用这个函数得到：
void ReverseNumber(char* number, int bit_count_in_number) {
int bytes_occupied = bit_count_in_number / sizeof(char);
// first reverse bytes
for (int i = 0; i <= (bytes_occupied / 2); i++) {
swap(long_number[i], long_number[n - i]);
}
// then reverse bits of each individual byte
for (int i = 0; i < bytes_occupied; i++) {
long_number[i] = ReverseBits(long_number[i]);
}
}
这会将 [10000000, 10101010] 反转为 [01010101, 00000001]。
【讨论】：
ith_bit = (c >> i) & 1 保存一个。也可以通过移动 reversed_char 而不是移动位来保存 SUB，除非您希望它在 x86 上编译为 sub something / bts reg,reg 以设置目标寄存器中的第 n 位。
高效可能意味着吞吐量或延迟。
对于自始至终，请参阅 Anders Cedronius 的答案，这是一个很好的答案。
为了降低延迟，我推荐以下代码：
uint32_t reverseBits( uint32_t x )
{
#if defined(__arm__) || defined(__aarch64__)
__asm__( "rbit %0, %1" : "=r" ( x ) : "r" ( x ) );
return x;
#endif
// Flip pairwise
x = ( ( x & 0x55555555 ) << 1 ) | ( ( x & 0xAAAAAAAA ) >> 1 );
// Flip pairs
x = ( ( x & 0x33333333 ) << 2 ) | ( ( x & 0xCCCCCCCC ) >> 2 );
// Flip nibbles
x = ( ( x & 0x0F0F0F0F ) << 4 ) | ( ( x & 0xF0F0F0F0 ) >> 4 );
// Flip bytes. CPUs have an instruction for that, pretty fast one.
#ifdef _MSC_VER
return _byteswap_ulong( x );
#elif defined(__INTEL_COMPILER)
return (uint32_t)_bswap( (int)x );
#else
// Assuming gcc or clang
return __builtin_bswap32( x );
#endif
}
【讨论】：
伪代码中的位反转
source -> 要反转的字节 b00101100 目的地 -> 反转，也需要是无符号类型，因此符号位不会向下传播
复制到临时文件中，因此原始文件不受影响，还需要为无符号类型，以便符号位不会自动移入
bytecopy = b0010110
LOOP8: // 重复 8 次 测试 bytecopy 是否
set bit8 (msb) of reversed = reversed | b10000000
else do not set bit8
shift bytecopy left 1 place
bytecopy = bytecopy << 1 = b0101100 result
shift result right 1 place
reversed = reversed >> 1 = b00000000
8 times no then up^ LOOP8
8 times yes then done.
【讨论】：
我的简单解决方案
BitReverse(IN)
OUT = 0x00;
R = 1; // Right mask ...0000.0001
L = 0; // Left mask 1000.0000...
L = ~0;
L = ~(i >> 1);
int size = sizeof(IN) * 4; // bit size
while(size--){
if(IN & L) OUT = OUT | R; // start from MSB 1000.xxxx
if(IN & R) OUT = OUT | L; // start from LSB xxxx.0001
L = L >> 1;
R = R << 1;
}
return OUT;
【讨论】：
i 是什么？另外，那个神奇的常数* 4 是什么？是CHAR_BIT / 2吗？
这是针对 32 位的，如果我们考虑 8 位，我们需要更改大小。
void bitReverse(int num)
{
int num_reverse = 0;
int size = (sizeof(int)*8) -1;
int i=0,j=0;
for(i=0,j=size;i<=size,j>=0;i++,j--)
{
if((num >> i)&1)
{
num_reverse = (num_reverse | (1<<j));
}
}
printf("\n rev num = %d\n",num_reverse);
}
以LSB->MSB顺序读取输入整数“num”并以MSB->LSB顺序存储在num_reverse中。
【讨论】：