在C中通過一次操作交換兩位？

Question

假設我有一個包含六個未知值的字節：

???1?0??

我想交換第2和第4位（ 不改變任何?值）：

???0?1??

但是如何在C中的一次操作中執行此操作 ？

我在微控制器上每秒執行此操作數千次，因此性能是首要任務。

可以“切換”這些位。 即使這與交換位不同，切換也可以用於我的目的。

Answer 1

嘗試：

x ^= 0x14;

這會切換兩個位。 當你第一次提到交換然后給出一個切換示例時，這有點不清楚。 無論如何，交換位：

x = precomputed_lookup [x];

其中precomputed_lookup是一個256字節的數組，可能是最快的方式，它取決於相對於處理器速度的內存速度。 否則，它是：

x = (x & ~0x14) | ((x & 0x10) >> 2) | ((x & 0x04) << 2);

編輯：有關切換位的更多信息。

當xor（ ^ ）兩個整數值在一起時，xor在位級執行，如下所示：

for each (bit in value 1 and value 2)
   result bit = value 1 bit xor value 2 bit

因此，第一個值的第0位與第二個值的第0位xor'ed，第1個第1位的第1位依此類推。 xor操作不會影響值中的其他位。 實際上，它是許多位上的並行位xor。

查看xor的真值表，你會看到xor'ing有點值'1'有效地切換了這個位。

 a  b a^b
 0  0  0
 0  1  1
 1  0  1
 1  1  0

因此，要切換位1和3，請寫入一個二進制數，其中一個位於您希望位切換的位置，而零位則要保持值保持不變：

00001010

轉換為十六進制：0x0a。 您可以根據需要切換多個位：

0x39 = 00111001

將切換位0,3,4和5

Answer 2

您不能使用bit-fiddling在單個指令中“交換”兩個位（即位改變位置，而不是值）。

如果你想真正交換它們的最佳方法可能是查找表。 這適用於許多“尷尬”的轉變。

BYTE lookup[256] = {/* left this to your imagination */};

for (/*all my data values */) 
  newValue = lookup[oldValue];

Answer 3

以下方法不是單個C指令，它只是另一個小巧的方法。 通過使用XOR交換單個位簡化了該方法。

如Roddy的回答所述 ，查找表最好。 我只是建議你，以防你不想使用它。 這也確實會交換位，而不僅僅是切換（也就是說，位2中的任何內容都將在4中，反之亦然）。

• b：你的原始值 - ??? 1？0 ?? 例如
• x：只是個溫度

• r：結果

  x =（（b >> 2）^（b >> 4））＆0x01
  r = b ^（（x << 2）|（x << 4））

快速解釋：獲取要查看的兩個位並對它們進行異或，將值存儲到x 。 通過將此值移回第2位和第4位（以及同時進行“或”運算），您將獲得一個掩碼，當使用b進行異或時將交換您的兩個原始位。 下表顯示了所有可能的情況。

bit2: 0 1 0 1  
bit4: 0 0 1 1  
x   : 0 1 1 0   <-- Low bit of x only in this case 
r2  : 0 0 1 1  
r4  : 0 1 0 1

我沒有對此進行全面測試，但對於少數情況我很快就嘗試了它似乎有效。

Answer 4

這可能沒有優化，但它應該工作：

unsigned char bit_swap(unsigned char n, unsigned char pos1, unsigned char pos2)
{
    unsigned char mask1 = 0x01 << pos1;
    unsigned char mask2 = 0x01 << pos2;
   if ( !((n & mask1) != (n & mask2)) )
        n ^= (mask1 | mask2);
    return n;
}

Answer 5

下面的函數將交換位2和4.如果需要，您可以使用它來預先計算查找表（以便交換成為單個操作）：

unsigned char swap24(unsigned char bytein) {
    unsigned char mask2 = ( bytein & 0x04 ) << 2;
    unsigned char mask4 = ( bytein & 0x10 ) >> 2;
    unsigned char mask  = mask2 | mask4 ;
    return ( bytein & 0xeb ) | mask;
}

我在一個單獨的行上寫了每個操作，以使其更清晰。

Answer 6

#include<stdio.h>

void printb(char x) {
    int i;
    for(i =7;i>=0;i--) 
        printf("%d",(1 & (x >> i)));
    printf("\n");
}

int swapb(char c, int p, int q) {
    if( !((c & (1 << p)) >> p) ^ ((c & (1 << q)) >> q) )
        printf("bits are not same will not be swaped\n");
    else {
        c = c ^ (1 << p);
        c = c ^ (1 << q);
    }
    return c;
}

int main() 
{
    char c = 10;
    printb(c);
    c = swapb(c, 3, 1);
    printb(c);
    return 0;
}

Answer 7

假設你的值是x ie，x = ??? 1？0 ??

這個操作可以切換這兩個位：

x = x ^ ((1<<2) | (1<<4));

Answer 8

void swap_bits(uint32_t& n, int a, int b) {
    bool r = (n & (1 << a)) != 0;
    bool s = (n & (1 << b)) != 0;

    if(r != s) {
        if(r) {
            n |= (1 << b);
            n &= ~(1 << a);
        }
        else {
            n &= ~(1 << b);
            n |= (1 << a);
        }
    }
}

n是要交換的整數， a和b是要交換的位的位置（索引），從較低有效位開始計數，從零開始計數。

使用你的例子（ n = ???1?0?? ），你可以按如下方式調用函數：

swap_bits(n, 2, 4);

理由 ：如果它們不同，你只需要交換這些位（這就是為什么r != s ）。 在這種情況下，其中一個是1而另一個是0.之后，只需要注意你想要進行一位設置操作和一位清除操作。