如何检查整数中是否恰好设置了一位？答案

【问题标题】：How to check whether exactly one bit is set in an integer?如何检查整数中是否恰好设置了一位？
【发布时间】：2020-04-24 15:32:32
【问题描述】：

我想写一个函数HasOneBit，那个

接受任何整数类型（有符号或无符号，8 到 64 位），
是constexpr，
不调用未定义的行为。

我试图概括这一点：

bool HasOneBit (std::uint64_t value)
{
    return value != 0 && (value & (value - 1)) == 0;
}

如果value 的类型是有符号整数，则会下溢，并且我们将最小值传递给函数。我是否必须重载函数 8 次才能实现所有可能性？

【问题讨论】：

标签： c++ type-conversion integer

【解决方案1】：

以下模板函数满足所有条件 (live demo)：

template <class T>
constexpr bool HasOneBit (T value)
{
    static_assert (std::is_integral<T>::value && !std::is_same<T, bool>::value,
                   "This function should be used only with integers.");

    const std::make_unsigned_t<T> unsignedValue = value;

    return unsignedValue != 0 && (unsignedValue & (unsignedValue - 1)) == 0;
}

这不会调用未定义的行为，因为value 首先转换为T 的未签名对应项。此转换不会更改value 的位表示。

我认为，标准中的相关引用是这样的（参见N4713，[conv.integral]#2）：

如果目标类型是无符号的，则结果值是与源整数一致的最小无符号整数（模 2ⁿ 其中 n是用于表示无符号类型的位数）。 [注意： 在二进制补码表示中，这种转换是概念性的，位模式没有变化（如果没有截断）。 ——尾注]

newer version of this rule 更简单。不确定，这是否也适用于无符号到有符号的转换。

否则，结果是与源整数模2^N一致的目标类型的唯一值，其中N为目标类型的宽度。

【讨论】：