【C语言】二进制数中bit1的操作小伎俩

Quan略略略

已于 2023-12-31 12:12:06 修改

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分类专栏： C/C++ 文章标签：算法数据结构

于 2019-04-01 17:01:15 首次发布

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本文介绍了如何通过位操作实现高效的数据处理，包括计算二进制中1的数量、判断数值是否为2的幂以及定位首个1的位置等实用技巧。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

这里先做一个前奏：

int a = 0xF0;    //a = b1111 0000
a = a & (a - 1);    //a = b1110 0000
a = a & (a - 1);    //a = b1100 0000
a = a & (a - 1);    //a = b1000 0000
a = a & (a - 1);    //a = b0000 0000

上面这段程序可以发现这样的规律：a & (a - 1)这个操作的运行结果就是将数据a中的最低位的bit1清零，如果数据a中没有bit1，则该操作不影响数据a。

这样我们就可以使用这个操作做很多事情了，例如计算数据中有多少个bit1：

int count_bit1(int m)

{

    int count = 0;

    while(m)

    {

        m = m & (m-1);

        count++;

    }

    return count;

}

如果一个数为2的n次方幂，那么这个数据的二进制数中只能有一个bit1，例如b0001、b0010、b1000等，所以使用上面的操作可以判断数据是否为2的n次方幂如下程序所示：

int is_number(int num)

{

    if( m & (m - 1) == 0)

        return 0;//如果一个数是2的N次方，返回0

    else

        return 1;//如果一个数不是2的N次方，返回1

}

What is the first (rightmost) 0 set?
rm0 = ~x & (x+1)

What is the first (rightmost) 1 set?
rm1 = x & -x;

How to get the offset of the first bit1 in a uint32_t var:

static int get_bitmask_offset(uint32_t bitmask)
{
    uint8_t tbl[16] = {
       4,   // 0000
       0,   // 0001
       1,   // 0010
       0,   // 0011
       2,   // 0100
       0,   // 0101
       1,   // 0110
       0,   // 0111
       3,   // 1000
       0,   // 1001
       1,   // 1010
       0,   // 1011
       2,   // 1100
       0,   // 1101
       1,   // 1110
       0,   // 1111
    };
    int offset = 0;

    while (bitmask) {
        if (bitmask & 0xF) {
            return offset + tbl[bitmask & 0xF];
        }
        bitmask >>= 4;
        offset += 4;
    }
    return 0;
}

int test(uint32_t bitmask)
{
    int cnt = 0;
    while (bitmask) {
        if (bitmask & 0x1) {
            return cnt;
        }
        cnt++;
        bitmask >>= 1;
    }
    return cnt;
}

int main() {
    for (int i=0;i<100;i++) {
        printf("%.8X %d %d\n", i, get_bitmask_offset(i), test(i));
    }
}