使用位操作将8字节数字中的每个字节中的一位转换为单个字节

Use bit manipulation to convert a bit from each byte in an 8-byte number to a single byte

本文关键字：字节 一位 转换 单个 字节数 位操作 数字      更新时间：2023-10-16

我有一个64位无符号整数。我想检查每个字节的第6位，并返回一个表示第6位的字节。

显而易见的"暴力"解决方案是：

inline const unsigned char Get6thBits(unsigned long long num) {
unsigned char byte(0);
for (int i = 7; i >= 0; --i) {
byte <<= 1;
byte |= bool((0x20 << 8 * i) & num);
}
return byte;
}

我可以将循环展开为一堆串联的|语句，以避免int分配，但这仍然很难看。

有没有更快、更聪明的方法？也许可以使用位掩码来获得第6位0x2020202020202020，然后以某种方式将其转换为字节？

如果_pext_u64是可能的(这将在Haswell和更新版本上工作，但在Ryzen上非常慢)，您可以写下：

int extracted = _pext_u64(num, 0x2020202020202020);

这是一种真正的字面实现方式。pext取一个值(第一个参数)和一个掩码(第二个参数)，在掩码有一个设置位的每个位置，它从值中取相应的位，所有位都被连接起来。

_mm_movemask_epi8的可用性更广，您可以这样使用它：

__m128i n = _mm_set_epi64x(0, num);
int extracted = _mm_movemask_epi8(_mm_slli_epi64(n, 2));

CCD_ 7取其输入向量中每个字节的高位并将它们连接起来。我们想要的比特不是每个字节的高位，所以我用psllq将它们向上移动两个位置(当然你可以直接移动num)。CCD_ 10只是将CCD_。

别忘了#include <intrin.h>，这些都没有经过测试。

Codegen似乎足够合理

一个更奇怪的选择是用乘法来收集比特：(仅经过轻微测试)

int extracted = (num & 0x2020202020202020) * 0x08102040810204 >> 56;

这里的想法是num & 0x2020202020202020只有很少的比特集，所以我们可以安排一个从不携带我们需要的比特(或者根本不携带)的乘积。乘法器是这样构造的：

a0000000b0000000c0000000d0000000e0000000f0000000g0000000h0000000 +
0b0000000c0000000d0000000e0000000f0000000g0000000h00000000000000 +
00c0000000d0000000e0000000f0000000g0000000h000000000000000000000 etc..

然后，顶部字节将所有位"压缩"在一起。低位字节实际上也有类似的东西，但它们缺少必须来自"高位"的位(在乘法运算中，位只能向左移动)。

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