有没有一种快速的方法来获取二进制值中等于 1 的位索引？答案

【问题标题】：Is there a fast way to get the index of bit which equal 1 in a binary value?有没有一种快速的方法来获取二进制值中等于 1 的位索引？
【发布时间】：2022-01-06 03:57:24
【问题描述】：

我想以二进制格式获取等于 1 的索引，现在我使用这样的代码：

inline static uint8_t the_index(uint32_t val){
  return uint8_t(log(val & ((~val) + 1))/log(2));
}

我想知道是否有其他方法可以实现相同的目标？有没有可能使用位操作来解决这个问题？

我这样做是为了迭代一个值并构建一些取决于迭代位置的操作，伪代码如下：

 while (temp) {
            auto cur_index = the_index(temp);
            auto window = ((1 << i) - 1) << cur_index;
            if (((temp & window) ^ window) == 0) {
              //....do something
            }
            temp &= temp - 1;
        }

【问题讨论】：

该值可以设置多个位吗？在那种情况下，你想发生什么？
听起来像std::countr_zero?
@HolyBlackCat：log 代码建议找到最高有效位集。那是std::bit_width。
@MSalters val & ((~val) + 1) 将除最低有效位 1 之外的所有位清零。
直到 C++20，countr_zero 在 Boost.Core 中可用；现场演示：godbolt.org/z/hvdx9x6PE.

标签： c++ algorithm bit-manipulation bitwise-operators

【解决方案1】：

对此有一个标准函数：

auto cur_index = std::countr_zero(temp);

在我的系统上，编译为：

xor     eax, eax
tzcnt   eax, edi

请注意，无论输入是否恰好有一个设置位，此函数都会成功计算从右到第一个位的零位。

【讨论】：

是的，来自 c++20。

【解决方案2】：

如果问题是关于在一个值中查找单个位的索引，比如uint32_t x = b000010000;，一种快速的方法是

auto index = builtin_popcount(x - 1);

// example: b000010000 - 1
//          b000001111
// popcount(b000001111) == 4

在 arm64 架构中，最好的方法是使用 count_leading_zero(x) 指令/操作，因为通用寄存器缺乏快速弹出计数。

更仔细地阅读 OP，不能保证 x 只有一个位集——问题似乎是找到最低有效位集的索引。可以用

来隔离

 x = temp & (0-temp);

【讨论】：

在 arm64（没有 c++20）上，快速的方法是使用count_leading_zero(bit_reverse(temp))，其中temp 可以设置多个位。
自动温度 = 0x08;自动 x = 温度 & (0-温度);这些代码得到的 x 等于 8。
是的，有问题吗？给定任何非零变量temp，最低有效位由temp & (-temp) 隔离。当temp 只包含一个位时，则x == temp。该位也可以稍后用于temp ^= x; 将其关闭。由于一元减号-uint32_t是UB或格式错误，处理它的正确方法是写成(0-temp);
那可以得到最低有效位，但是如何得到它的索引呢？你想给我完整的代码吗，谢谢！
第一段就讲到了，也就是auto index = builtin_popcount(x - 1);，还有intel内在函数，可以直接用int _bit_scan_reverse (temp);。如果temp == 0，输出将是未定义的。

【解决方案3】：

我建议您使用 __builtin_ctzl ：返回 x 中尾随 0 位的数量，从最低有效位位置开始。（警告：如果 x 为 0，则结果未定义）。

示例：__builtin_ctzl(0x10) = 4，__builtin_ctzl(0x20) = 5

对于您的情况，您可以像这样使用它：

unsigned index;
do {
    index = temp ? __builtin_ctzl(temp) : 0;
    ... //do your stuff
    temp -= pow(2, index);
} while (index);

【讨论】：

我认为 OP 在使用temp &= temp - 1 清除最低有效位方面已经做得很好了。