如何計算為128位整數設置的位數

Question

我想在C中使用128位無符號整數。我編寫了以下代碼：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
#include<math.h>
#include <stdint.h>
#include <limits.h>

#define unt __uint128_t
#define G1 226854911280625642308916404954512140970


int countSetBits(unt n){
    int count = 0;
    while(n){ n &= (n-1) ; count++; }
        return count;
}
int main(){


        printf(" %d\n",countSetBits(G1) );

}

雖然輸出應該是64，G1的位數，它是96.我使用gcc編譯器。 我知道GMP GNU，但出於我的目的，我需要快速執行。 因此我想避免使用GNU庫。

Answer 1

由於此處說明的問題，您需要使用兩個64位值分配常量：

#include <stdio.h>

#define uint128_t __uint128_t
#define G1  ((uint128_t)12297829382473034410 << 64 | (uint128_t)12297829382473034410)


int countSetBits(uint128_t n) {
    int count = 0;
    while(n) {
        n &= (n - 1); 
        count++;
    }
    return count;
}
int main() {
    printf(" %d\n",countSetBits(G1) );
}

輸出：

 64

onlinegdb中提供實時版本。

Answer 2

C語言中沒有128個常量，因此您需要使用兩個64位值並將它們組合在一起

#define unt __uint128_t
#define G1 ((((__uint128_t)0xaaaaaaaaaaaaaaaaull) << 64) + ((__uint128_t)0xaaaaaaaaaaaaaaaaull))


int countSetBits(unt n){
    int count = 0;
    while(n){ n &= (n-1) ; count++; }
        return count;
}

int countSetBits1(unt n){
    int count = 0;
    while(n) 
    {
        count += n & 1;
        n >>= 1;
    }
        return count;
}


int main(){


        printf(" %d\n",countSetBits(G1) );
        printf(" %d\n",countSetBits1(G1) );

}

Answer 3

由於你使用的是一個gcc擴展，我認為更多是可以的。 gcc具有一系列內部函數，用於返回常規整數類型中的設置位數。 根據您的CPU和gcc選項，這將成為適當的指令，或者回退到調用庫函數。

就像是：

int bitcount_u128(unsigned __int128 n) {
  uint64_t parts[2];
  memcpy(parts, &n, sizeof n);
  return __builtin_popcountll(parts[0]) + __builtin_popcountll(parts[1]);
}

如果將x86處理器與popcnt指令popcnt使用（在過去十年中最常用），請使用-mpopcnt或相應的-march=設置進行編譯以使用硬件指令。

或者，如果您可以使用popcnt限制對x86處理器的支持，則可以使用<nmmintrin.h>的_mm_popcnt_u64()內在函數來代替__builtin_popcountll() 。