Question

复制单个位的值很简单，只需清除然后设置它：

int copy(int from, int offset, int to) {
    int mask = 1 << 31-offset;
    return to & ~mask | from & mask;
}

是否可以使用以下签名相当有效地执行此操作？

/* to - a word to set the bit on
 * mask - mask specifying the bit to set/clear and the value of that bit:
 *        - if mask contains exactly one set bit, set that bit on 'to';
 *        - if mask contains exactly one zero, clear that bit on 'to';   
 */
int copy_bit(int mask, int to);

这不仅仅是学术上的（尤其不是家庭作业;）。我出于语法原因并将其作为二元运算符实现。我想出了这个：

int copy_bit(int mask, int to) {
    int lowestZero = ~mask & (mask+1);
    //overflow 'clear' masks to zero highest bit; 0 for clear, ~0 for set.
    int switch = (mask | 0x80000000 | lowestZero) +1 >> 31;
    return to & (switch | mask) | (switch & mask);
}

然后我通过减少表达式来削减一些操作：

int switch = -(~mask & 0x7fffffff & ~mask-1) >> 31;

有更好的方法吗？

Answer 1

这是一个在实践中产生良好的无分支代码的简短代码：

int copy_bit(int mask, int to) {
  return (mask - 1 < 0) ? to & mask : to | mask;
}

这里是assembly generated on gcc：

copy_bit(int, int):
 lea    edx,[rdi-0x1]
 mov    eax,edi
 or     edi,esi
 and    eax,esi
 test   edx,edx
 cmovg  eax,edi
 ret

所以只有6条指令（不包括ret），包括一条cmov ¹和15字节的代码。

将它与问题中显示的方法的程序集进行比较，该程序集需要15条指令（无cmov）和36字节代码：

copy_bit_orig(int, int):
 lea    eax,[rdi+0x1]
 mov    edx,edi
 not    edx
 and    edx,eax
 mov    eax,edi
 or     eax,0x80000000
 or     edx,eax
 mov    eax,edi
 add    edx,0x1
 shr    edx,0x1f
 or     eax,edx
 and    edi,edx
 and    esi,eax
 mov    eax,esi
 or     eax,edi
 ret

请记住，您的解决方案涉及未定义的行为，因为操作(mask + 1)可能会溢出，C和C++中未定义。我需要将演员表添加到我的答案中，否则gcc会利用这种行为将其编译为不符合您期望的代码。

¹我调出cmov因为在某些架构上它比简单的ALU指令慢，例如2个周期。然而，在最近的英特尔CPU上它很快。

如何将单个掩码给出的一位的值复制（'移植'）给一个单词？

1 个答案: