优化位操作以获得 NOT 值答案

【问题标题】：optimized bit manipulation for getting the NOT value优化位操作以获得 NOT 值
【发布时间】：2013-12-17 08:53:48
【问题描述】：

我有一个无符号的 16 位数字 a，我需要获取 ~a 的值。简单地取 ~a 的值是行不通的（对于 a=10，我需要 ~a=5，而不是 ~a=7FF5）。我能想到的最好的方法是：

int negate(int a)
{
 int mask1 = 0x4000;
 int mask2 = 0x7FFF;

 for (int i=0;i<15;i++)
 {
   if (!(a&mask1))
   {
      mask1>>=1;
      mask2>>=1;
   }
   else
      break;   
 }

 int t = (0x7FFF - ~a) & mask2;

 return t;    
}

这样做的问题是它太慢了；您知道获得所需结果的更快方法吗？

感谢您的帮助

【问题讨论】：

所以只计算有效位？
对于a=5，您会想要2 吗？
是什么让你认为 ~10 应该是 5？
~5 肯定不是 10，除非你说的是小食。但是 10 必须等于 ~~10。因此，~10 不可能是 5。那么......这些数字是什么，肯定不是 int？
求输入的 2 的下一个幂，然后与该值减去 1 进行异或？

标签： c++ c optimization bit-manipulation

【解决方案1】：

只是为了验证：您想要的是反转所有位，包括设置的输入的最高有效位，但将所有高于该位的位保留为零？

如果确实如此，那么下面是代码：

// inspired by Hacker's Delight
unsigned significant_bits(unsigned x)
{
    x |= (x >>  1);
    x |= (x >>  2);
    x |= (x >>  4);
    x |= (x >>  8);
    // x |= (x >> 16); // only needed for 32-bit integers
    return x;
}

unsigned negate(unsigned x)
{
    return x ^ significant_bits(x);
}

【讨论】：

我知道 0
如果你调用 hibit(10)，在前 4 行之后 x=0x0f;所以我不确定它应该做什么，但它看起来不正确。
对问题的良好解释和很好的答案
@Pandrei 你应该打电话给negate，而不是hibit。
@Pandrei 如果这是您想要的，那么您为什么说您希望 negate(5) 为 10，以上？有了这个解决方案，negate(5) 就会出来 2.

【解决方案2】：

听起来你想要~a & 0xF。

【讨论】：

刚刚意识到我可能误解了——a 总是小于 16？
请再次阅读我的问题，数字是 16 位无符号数。
@Pandrei 从您的 cmets（~1010 二进制应该是 0101 和 ~0101 应该是 1010）很清楚它大约是 4 位数字，而不是 16 位。如果你执行 Jongware 的解决方案，~0101 不会导致 1010！

【解决方案3】：

 int negate(unsigned int a) {

   if(a==0);
   else if(a==1) a = 0; 
   else if(a<4) a ^= 0x0003;
   else if(a<8) a ^= 0x0007;
   else if(a<16) a ^= 0x000f;
   else if(a<32) a ^= 0x001f;
   else if(a<64) a ^= 0x003f;
   else if(a<128) a ^= 0x007f;
   else if(a<256) a ^= 0x00ff;
   else if(a<512) a ^= 0x01ff;
   else if(a<1024) a ^= 0x03ff;
   else if(a<2048) a ^= 0x07ff;
   else if(a<4096) a^= 0x0fff;
   else if(a<8192) a ^= 0x1fff;
   else if(a<16384) a ^= 0x3fff;
   else if(a<32768) a ^= 0x7fff;
   else a^=0xffff; 
   return a;

 }

 int main()
{

 printf("%d",negate(10));
 return 0;
}

如果您想将大小增加到 32 位数字，您可以添加 else if 分支。第一种情况

  a==0; the result is a itself
  a==1; the result is 0, simple assigning 0 is fine .

或者很简单，你可以把它放在一个循环中，然后取一个变量，比如i，每次只左移1。然后返回a ^ = (i - 1) ;

【讨论】：

【解决方案4】：

通过调用 negate() 传递掩码：

int negate(int a, int mask)
{
    return ~a & mask;
}

执行示例：

negate(0x000A, 0x000F) == 0x0005
negate(0x000A, 0x00F0) == 0x00F0

更新：

int negate(int num)
{
    unsigned int bitMask = 0xFFFFFFFF;

    for(unsigned int bit = 0x80000000; bit != 0; bit >>= 1)
    {
        if(bit & num)
            break;

        bitMask /= 2 ;
    }

    return ~num & bitMask;
}

【讨论】：

如果你知道数字就行了，你只知道 0
这与我的算法相同，只是你的算法适用于 32 位值；但我只需要 16 位值。但逻辑和我想的一样。
@Pandrei '会出现这样的情况。