在二进制数中找到第一个“1”[重复]答案

【问题标题】：Find first "1" in binary number [duplicate]在二进制数中找到第一个“1”[重复]
【发布时间】：2012-11-20 15:54:57
【问题描述】：

可能重复：
Efficient bitwise operations for counting bits or find the right|left most ones

有没有快速找到（32 位）二进制数中的第一个 1 的方法？

例如如果我有数字 00000000 00000000 00000000 10000000

我想计算值“7”（或“24”，如果从另一侧读取），因为数字中的第一个零存储在右侧的第 7 位中。

有没有比这个更快的方法

int pos=0;
int number = 127; //binary from above
while ((number>>pos) > 0) { pos++; }

?

也许是特定的 x86 汇编指令？

【问题讨论】：

你假设只有一个“1”吗？
从左起第一个（从 MS 位开始）或从右起第一个 1（从 LS 位开始）？
为什么你认为你需要优化这个？你会调用它数百万次吗？
使用此处描述的方法之一：Bit Twiddeling Hacks
@SteveWellens 我不了解 OP，但实际上我有代码在运行数小时的科学代码中每隔约 300 个 CPU 周期调用一次 bsr。所以考虑这个是有道理的。

标签： c algorithm assembly x86

【解决方案1】：

使用 gcc，您可以使用 __builtin_ctz 和 __builtin_clz。 ctz 给出尾随 0 位的数量，clz 给出前导 0 位的数量。

【讨论】：

怎么用？
@TonyTannous 调用函数即可。声明为int __builtin_clz (unsigned int x)等

【解决方案2】：

您正在寻找x86的位扫描指令

__inline__ size_t bsf(size_t input) {
    size_t pos;
    __asm__ ("bsf %1, %0" : "=r" (pos) : "rm" (input));
    return pos;
}

如果使用内联 asm，请确保 pos 和 input 是相同的存储类（2、4 或 8 字节整数类型）。这个内联函数应该没问题。

大多数编译器都有使用这条指令的内在函数，但我知道只有 MSVC 有直接指令。

对于最高位设置，请改用bsr 指令，语法相同。

注意：如果输入为 0（未设置位），则结果未定义！

这是一个版本，如果输入为 0，则将预定义常量放入 pos：

#define BIT_SCAN_IFZERO 0

__inline__ size_t bsf(size_t input) {
    size_t pos, ifzero = BIT_SCAN_IFZERO;
    __asm__ ( "bsf %1, %0\n\t"
              "cmovz %2, %0"
            : "=r" (pos)
            : "rm" (input)
            , "rm" (ifzero));
    return pos;
}

将BIT_SCAN_IFZERO 定义为您喜欢的任何内容。如果你想要一个负数，那么将size_t 更改为ssize_t（有符号大小类型）

【讨论】：

当输入为 0 时它是未定义的这一事实非常令人不舒服。我必须在代码周围引入分支来检查这种可能性。有没有办法解决这个问题？
@TravisG 添加了一个将预定义常量放入的版本。这是一个有条件的移动，不需要分支。

【解决方案3】：

是的，有一种更快的方法——不使用宏。

使用您的方法，您最多可以拥有 32*2 个操作。

这是一个对数算法。

首先，您将数字分成 2 个短裤，并检查较低的短裤是否为 0。如果为 0，你去检查高位部分，保持 offset=16。如果不是 0，请检查低位，偏移量 = 0。您将保持短路和偏移量

接下来，将剩余部分分成 2 个字符，然后继续进行相同的操作。您将保留一个字符和一个偏移量。

接下来，将 char 分成 4 位的 2 部分，并检查是否相同。

您将进行最多记录 32 * 2 次操作。

【讨论】：

虽然这是真的，但根据他问题的最后一行，我严重怀疑这是否是他正在寻找的答案。

【解决方案4】：

MSVC 内部函数是 _BitScanForward 和 _BitScanReverse。

你可以查看他们的参数here，它们并不太直观（你想要的值不是返回值）。

【讨论】：

【解决方案5】：

这几乎是最快的方法。如果您我们正在处理多个单词的可能性，您可以测试第一个单词然后是第二个单词，依此类推并找到最低的非 0 单词。不过，你仍然需要改变它。

【讨论】：

不，这肯定不是“最快的方法”。