C - 在两个数字之间切换一下

Question

我刚试过这段代码：

void swapBit(unsigned char* numbA, unsigned char* numbB, short bitPosition)//bitPosition 0-x
{
    unsigned char oneShift = 1 << bitPosition;

    unsigned char bitA = *numbA & oneShift;
    unsigned char bitB = *numbB & oneShift;

    if (bitA)
        *numbB |= bitA;
    else
        *numbB &= (~bitA ^ oneShift);

    if (bitB)
        *numbA |= bitB;
    else
        *numbA &= (~bitB ^ oneShift);
}

交换a和b的位位置x，但由于if（）我认为有更好的东西。

当我看到这个：

*numbB &= (~bitA ^ oneShift);

我真的认为有一种更简单的方法。 如果你有东西给我，我会接受它:)

提前致谢

Answer 1

首先，您应该将数字中的相应位置设置为0 ，然后将其与实际位进行或运算，删除所有条件：

*numbB &= ~oneShift; // Set the bit to `0`
*numbB |= bitA;      // Set to the actual bit value

其他数字相同。

Answer 2

形成面具

unsigned char mask = 1u << bitPosition;

然后通过XOR交换算法获得对等组的愤怒。

*numbA ^= *numbB & mask;
*numbB ^= *numbA & mask;
*numbA ^= *numbB & mask;

请注意，当numbA == numbB时，这会失败。

Answer 3

单个位并不比任意位掩码容易，所以我们来谈谈它。 您总是可以使用1U << bitpos调用此函数。

如果两个值中的位位置相同，则两者中都不需要进行任何更改。 如果相反，他们都需要反转。

XOR，1翻转; XOR为0是无操作。

所以我们想要的是一个值为1 ，输入之间的位差为1 ，其他地方为0。 这正是a XOR b所做的。 简单地将其屏蔽为仅交换一些位，并且我们在3个XOR + 1 AND中进行位交换。

// call with  unsigned char mask = 1U << bitPosition; if you want
inline
void swapBit_char(unsigned char *A, unsigned char *B, unsigned char mask)
{
    unsigned char tmpA = *A, tmpB = *B; // read into locals in case A==B

    unsigned char bitdiff = tmpA ^ tmpB;
    bitdiff &= mask;               // only swap bits matching the mask
    *A = tmpA ^ bitdiff;
    *B = tmpB ^ bitdiff;
}

（ 带有gcc for x86-64和ARM的Godbolt编译器浏览器 ，包括一个带有unsigned而不是unsigned char的版本。）

您可以考虑if(bitdiff) { ... } ，但除非您通过避免分配来避免弄脏内存中的缓存行，否则可能不值得做任何条件行为。 使用寄存器中的值（在内联之后），保存两个xor指令的分支几乎不值得。

这不是xor-swap 。 它确实使用临时存储。 正如@ chux的答案所示，屏蔽的xor-swap需要3个AND操作以及3个XOR。 （和由需要用于临时寄存器或其他存储失败XOR交换的唯一的好处&结果）。

此版本仅需要1 AND。 此外，最后两个XOR彼此独立，因此从输入到两个输出的总延迟仅为3个操作。 （通常为3个周期）。

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对于x86 asm示例，请参阅此代码 - 高尔夫交换大写字母的两个字符串，在14个字节的x86-64机器代码中 （带有注释的asm源代码）