立即获取整数中最左边的活动位的索引答案

【问题标题】：Getting the index of the leftmost active bit in an integer instantly立即获取整数中最左边的活动位的索引
【发布时间】：2018-05-23 08:20:27
【问题描述】：

如何从左到右而不是从右到左扫描整数（二进制）？我知道我可以从左边开始尝试每一位，然后记录最左边的位，但是有更快的方法吗？是否有内置函数可以立即找到整数中最左边的活动位（即 1）？

我知道从右到左，我可以做类似的事情

int myInt = 1234;
for(int i = 0; i < 32; i++) {
  int curr_bit = myInt & (1 << i);
  // do something with curr_bit
}

但是，我想从最左边的可用位开始，我想要它的数字“x”，以便1 << x 指向那个确切的数字（顺便说一句，我正在尝试实现重复平方，我的代码中需要它）。

任何帮助将不胜感激！

【问题讨论】：

@NickyC 这不是我的问题...我希望能够立即获得最左边的索引...对不起，如果我的问题有点不清楚。如果我右移，那么如果二进制中的整数类似于 1010，那么我必须从最左边的 2^32 位右移 28 次，然后才能得到第一个 1
好的，现在我明白你的问题了。你听说过对数吗？
试试吧。 int leftmost_bit_index = log2(myInt);
你已经测量并与其他人进行了比较？

标签： c++ bit-manipulation bit built-in findfirst

【解决方案1】：

使用这个：

int left_most_bit = myInt & (1 << (sizeof myInt * CHAR_BIT - 1));

它是如何工作的？

sizeof myInt 返回变量 myInt 的大小，以字节为单位
CHAR_BIT 是一个（可能）依赖于平台的宏，它告诉您一个字节中有多少位，通常为 8
左移 1 得到最左边的位。

在 O(1) 时间内工作得很好，因为 sizeof myInt 和 CHAR_BIT 都是编译时常量，所以整个表达式 (1 << (sizeof myInt * CHAR_BIT - 1)) 也是编译时常量。然后编译器可以对其应用最大优化。

【讨论】：

这很有帮助，非常感谢。你们能解释一下对这个答案的反对意见吗？我觉得挺好的……
出现了一个小错误。我在大小计算结束时错过了-1。
@NL628 投票赞成并接受有帮助的答案怎么样？
这个答案给出了单词中最高位的当前值，但我认为提问者想要设置的第一位的索引——这是另一回事。
这不能回答问题。它给出了最左边位的值；问题是如何找到值为 1 的最左边的位。

【解决方案2】：

iBug 的回答很有趣，我从来没有想过这样做。如果您正在进行大量计算，并且想要多次找到最左边的数字，我会在 c++11 中推荐 __builtin_clz。如果你执行 sn -p

for(int i = 31 - __builtin_clz; i >= 0; i--) {
    int left_most_bit = myInt & (1 << i);
}

这将从 left_most_bit 开始并向右移动。希望这可以帮助！ Implementation of __builtin_clz

【讨论】：

这是一个很好的答案，但sizeof 的开销绝不会比 for 循环更多。
@JustinRandall 哦，对不起，我的回答只是循环遍历数字。此循环的一次重复将获得第一个数字，这将循环其余部分。 OP 在他的问题陈述中说她正在学习重复平方，所以我只是发布了我通常用于该算法的代码
哦，这很有帮助！是的，我试图实现重复平方，这完全符合我的代码，非常感谢！我希望我可以多次投票：O
我认为 __builtin_clz 是 GCC 扩展，而不是 C++11 功能（这不是坏事，因为我也建议扩展；只是认为了解这一点很重要）。
@bobjoe628 你知道你可以只使用单数 they 而不是在句子中途改变 OP 的性别，对吧？

【解决方案3】：

如果您对实际最快的答案感兴趣（至少在桌面上），这里是：使用 Intel Compiler 和 Clang（可能还有 Visual Studio 和 GCC）支持的 _bit_scan_reverse 内在函数。

#include "immintrin.h"
int main() { printf("%i", _bit_scan_reverse(9)); }

结果：3（因为1<<3 = 8是9中设置的最高位）。

Documentation

如果您担心可移植性（因为您应该使用像这样的所有专有扩展），只需包含一个后备功能并使用预处理器来选择您需要的实现：

#ifdef __SSE__ // All SSE processors support bsf/bsr
#include "immintrin.h"
static inline int bit_scan_reverse(int n) { return _bit_scan_reverse(n); }
#else
// Fallback implementation here
#endif

请注意，_bit_scan_reverse 会为 n=0 返回一个未指定的值。如果这是一个问题，您可以在bit_scan_reverse 中的代码中添加一个三元组：return n == 0 ? 0 : _bit_scan_reverse(n);。

【讨论】：

代码块是否支持？
Codeblocks 是 IDE，而不是编译器。您的支持取决于您在 IDE 中使用的编译器。
哦，很抱歉，我对这个真的很陌生，正如你所看到的，我的问题和 cmets 都很愚蠢：P

【解决方案4】：

Java 在 Integer 类中有一个方法称为highestOneBit(int value)，它返回一个int 值，最多只有一位，位于指定int 中设置的最高有效（最左边）位的位置价值。它是这样实现的：

int highestOneBit(int value)
{
    value |= (value >>  1);
    value |= (value >>  2);
    value |= (value >>  4);
    value |= (value >>  8);
    value |= (value >> 16);
    return value - (value >> 1);
}

【讨论】：

【解决方案5】：

这称为Find first set，大多数现代架构都有一条指令可以快速完成此操作。在 C++20 中，它可以在 <bit> header 中使用 std::countl_zero 来完成

int left_most_bit_pos = sizeof(myInt)*CHAR_BIT - std::countl_zero(myInt);
int left_most_bit = myInt & (1 << left_most_bit_pos)

【讨论】：