如何使用按位运算返回 0？答案

【问题标题】：How do I return 0 using bitwise operations?如何使用按位运算返回 0？
【发布时间】：2013-04-16 17:43:07
【问题描述】：

我有以下功能

int sign(int x) {

  int sign = (x >> 31);
  sign = sign | 1;
  return sign;

}

我希望：

为负数返回 -1（第一行）
为正数返回 1（第二行）
零返回 0

我被困在最后一项上。如果 x 为零，如何使用位运算符仅返回零？

【问题讨论】：

为什么要使用按位运算？一个答案是if (x == 0) return 0;，但这不算数吗？
另外，考虑使用sizeof 而不是硬编码尺寸
sign = sign | !!x; 算不算？
如果这不是纯粹的智力练习：不要。 if/else 可能看起来并不陌生，但它确实有效而且很容易看到它有效。
return (x) ? ((x>>31) ? -1 : 1) : 0;

标签： c bit-manipulation

【解决方案1】：

不错的小谜题。假设你有 32 位整数：

int sign( int x )
{
   // if any bit is on, all bits are on. else zero.
   int lowBit = x;
   lowBit |= lowBit >> 16;
   lowBit |= lowBit >> 8;
   lowBit |= lowBit >> 4;
   lowBit |= lowBit >> 2;
   lowBit |= lowBit >> 1;
   lowBit &= 1;

   int signBit = x & 0x80000000;
   signBit |= signBit >> 16;
   signBit |= signBit >> 8;
   signBit |= signBit >> 4;
   signBit |= signBit >> 2;
   signBit |= signBit >> 1;
   signBit &= 0xFFFFFFFE;

   return signBit | lowBit;
}

这是它的工作原理。我将用 4 位数字进行解释，但解释是泛化的。您必须从三类位模式进行映射：

0000    -> 0000
0xxx    -> 0001
1yyy    -> 1111

其中 x 可以是除 000 之外的任何值，而 yyy 可以是任何值。

所以首先你想要一个位，如果寄存器中的任何位为 1，则为 1，否则为 0。所以我们“涂抹”寄存器，这样如果任何位为高，所有位都为高，并且我们保留该位作为结果中低位的值。

然后我们“涂抹”符号位。最后我们将它们“或”在一起。

读者练习：如果你有 32 位整数，但有 64 位寄存器，你可以将操作次数减少一半。

更新：总是可以做得更好（未经测试）：

int sign( int x )
{
   int lowBit = !!x;  // double ! operator, wtf? yes...

   int signBit = x & 0x80000000;
   signBit |= signBit >> 16;
   signBit |= signBit >> 8;
   signBit |= signBit >> 4;
   signBit |= signBit >> 2;
   signBit |= signBit >> 1;
   signBit &= 0xFFFFFFFE;

   return signBit | lowBit;
}

【讨论】：

以上代码依赖于实现定义的行为（负数右移）。
想一想——无论哪种方式都可以。理智的平台将用零填充所有右移数字。哑平台将用 1 填充负数，用 0 填充正数。无论哪种方式代码都有效。它只会在用 1 填充正数的疯狂平台上失败。
或最高位不是符号位的平台。例如，它可能是奇偶校验位或用于指示陷阱值。这是 6.2.6.2(2) 允许的。此外，您的代码将负零视为小于零而不是等于零。
我敢让你找到一台不在博物馆里的电脑，它使用其中任何一种。
我敢于让您找到一台不在博物馆中的计算机，它无法使用 < 运算符比较两个整数。（顺便说一句，您的问题的答案是Unisys ClearPath Dorado，它仍在积极支持中。）

【解决方案2】：

使用这个

int sign(int x) {

  int sign = (x >> 31);
  sign = sign | (~(1<<((x|(x>>5)|(x>>10)|(x>>15)|(x>>20)|(x>>25)|(x>>30))&0x1F))&0x1);
  return sign;

}

这个想法是用x计数左移1。

所以如果x==0，那么第一位将被保留1

如果x!=0，那么第一位将更改为0

然后是sign = sign | (~(First bit))

相当于

sign = sign | (~(1<<x) & 0x1);

但是当我们左移1 和x 时我们必须小心，因为x 可能>= 类型格式的大小(32) 并且x 可能是负数并且对于两者情况下它是未定义的行为。

所以为了避免上述问题，我将我们的 32 位（x）分成 7 个块，每个块包含 5 位，除了最后一个包含 2 位，然后我为所有块创建了一个 |

y=(bloc1|bloc2|bloc3|bloc4|bloc5|bloc6|bloc7)

所以如果x!= 0 那么y!=0

如果x==0 那么y==0

我们只需要获取y (&0x1F) 的前 5 位。这里我确定y 不是否定的，y<32

然后我可以用y 换档，而不是用x 换档以避免未定义的行为

【讨论】：

【解决方案3】：

你也可以使用这个。和我之前的回答有同样的逻辑

int sign(int x) {
  int y = x;
  y |= y >> 16;
  y |= y >> 8;
  y |= y >> 4;
  y &= 0xF;

  int sign = (x >> 31);
  sign = sign | (~(1<<y) & 0x1);
  return sign;
}

【讨论】：