这段代码如何反转位数？

Question

unsigned reverse_bits(unsigned input)
{  
     //works on 32-bit machine  
     input = (input & 0x55555555) <<  1 | (input & 0xAAAAAAAA) >>  1;
     input = (input & 0x33333333) <<  2 | (input & 0xCCCCCCCC) >>  2;
     input = (input & 0x0F0F0F0F) <<  4 | (input & 0xF0F0F0F0) >>  4;
     input = (input & 0x00FF00FF) <<  8 | (input & 0xFF00FF00) >>  8;
     input = (input & 0x0000FFFF) << 16 | (input & 0xFFFF0000) >> 16;

      return input;
}

这是如何工作的？

Answer 1

假设我有一张8张牌：

7 8 9 10 J Q K A

我们如何扭转它们？一种方法是交换相邻的对：

8 7 10 9 Q J A K

然后，交换相邻的2组：交换8 7和10 9等：

10 9 8 7 A K Q J

最后，交换四人组，其大小为8的一半：

A K Q J 10 9 8 7

完成。

您可以按不同的顺序执行此操作。为什么？因为交换相对于彼此稳定。例如，当我们将卡片的上半部分与下半部分交换时，这些卡片保持相同的顺序。或者当我们交换对时，这两半保持相同的顺序。

这是代码对位操作所做的操作。例如，对于交换对，我们可以使用掩码01010101来选择偶数位，使用按位AND运算来使用10101010来挑出奇数位：

  ABCDEFGH     ABCDEFGH
& 01010101   & 10101010
----------   ----------
= 0B0D0F0H     A0C0E0G0

请记住，和的规则是给定一些比特值X，X＆amp; 1 = X和X＆amp; 0 = 0.掩码中的1位保留该值，掩码中的0位产生0.这称为掩蔽，因为它看起来与喷涂等中使用的掩码完全相同.1位“覆盖”你不想“涂”零的地方。

接下来，左边的结果向左移动一位，右边的结果向右移动。这带来了交换：

  B0D0F0H0     0A0C0E0G

最后，两者结合逻辑OR。 OR的规则是X或0是X.这两个部分各有0，而另一个非零，所以这些位只是合并：

  B0D0F0H0
| 0A0C0E0G
----------
= BADCFEHG

现在交换对了。

Answer 2

可以通过归纳来理解。

从基本案例开始，两位数

input = (input & 0x1) <<  1 | (input & 0x2) >>  1;

现在进展到4位数

input = (input & 0x5) <<  1 | (input & 0xA) >>  1; // swap bits
input = (input & 0x3) <<  2 | (input & 0xc) >>  2; // swap bit pairs

进展为8位数

input = (input & 0x55) <<  1 | (input & 0xAA) >>  1; // swap bits
input = (input & 0x33) <<  2 | (input & 0xCC) >>  2; // swap bit pairs
input = (input & 0x0F) <<  4 | (input & 0xF0) >>  4; // swap bit nibbles

等等。

Answer 3

代码首先交换单个相邻位，然后是相邻的位对，依此类推，每次交换的大小加倍，直到最后交换整数大小的一半的块。交换是通过屏蔽要用AND移动的位，移动它们然后将结果进行OR运算来完成的。

下面的动画有助于可视化正在发生的事情，记住当交换大小按顺序增加时，每个大小的所有交换都是并行发生的。

Answer 4

让b[0], b[1], b[2], ..., b[31]从最低有效位开始是input的位。然后b[1], b[0], b[3], b[2], ..., b[31], b[30]将是

的位

input = (input & 0x55555555) <<  1 | (input & 0xAAAAAAAA) >>  1;

基本上，它交换了input的相邻位。类似地，其他4行交换相邻对，4个组，8个组，最后16个组。

Answer 5

unsigned reverse_bits(unsigned input)
{  
     //works on 32-bit machine  
     input = (input & 0x55555555) <<  1 | (input & 0xAAAAAAAA) >>  1;
     input = (input & 0x33333333) <<  2 | (input & 0xCCCCCCCC) >>  2;
     input = (input & 0x0F0F0F0F) <<  4 | (input & 0xF0F0F0F0) >>  4;
     input = (input & 0x00FF00FF) <<  8 | (input & 0xFF00FF00) >>  8;
     input = (input & 0x0000FFFF) << 16 | (input & 0xFFFF0000) >> 16;
     printf("\nvalue = %x",input);
     return input;
}

int _tmain()
{
    // TODO: Please replace the sample code below with your own.

    int value;
    signed int res,bit;
    signed int stPos, len;
    value = 0x12345678;

    reverse_bits(value);
    printf("\nvalue = %x",value);
    char buffer [33];
    itoa (value,buffer,2);
    printf ("\nbinary: %s\n",buffer);

    return 0;
}