【位操作】

2024-01-11 12:36| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录作用RISC-V 上实现ARM 上实现使用示例

作用

返回 x 的二进制下前导的 0 的个数， clz(count leading zero) 计算前导 0

“Leading zero”（前导零）指的是在数字的开始部分出现的零，位于任何非零数字之前。在二进制数的上下文中，前导零指的是在二进制数的开始部分出现的二进制位（0或1），在第一个非零二进制位之前。例如，二进制数 00001101 有四个前导零，因为在第一个非零位（1）之前有四个二进制位（0）。

int __builtin_clz (unsigned int x) Returns the number of leading 0-bits in x, starting at the most significant bit position. If x is 0, the result is undefined. int __builtin_clzl (unsigned long x) Similar to __builtin_clz, except the argument type is unsigned long. int __builtin_clzll (unsigned long long x) Similar to __builtin_clz, except the argument type is unsigned long long.

GCC的 __builtin_clz 函数是通过编译器内部的优化实现的。具体的实现方式取决于所使用的编译器版本和目标处理器架构。

在大多数现代处理器中，通常会提供一条专门的指令来计算前导零的数量。GCC会利用这些处理器指令来实现 __builtin_clz 函数，以提高计算效率。

对于没有专门指令的处理器，GCC可能会使用其他算法来计算前导零的数量。一种常见的算法是使用二分查找法，将整数不断分为两半，直到找到最高有效位为1的位置。这种算法的时间复杂度是O(log n)，其中n是整数的位数。

需要注意的是， __builtin_clz 函数的行为在不同的编译器和处理器架构上可能会有所不同。

RISC-V 上实现

RISC-V 指令集中的 clz 指令用于计算一个无符号整数的二进制表示中从最高有效位（MSB）开始的连续零的数量，即前导零的个数。 clz 指令的语法为：

clz rd, rs1

其中 rd 是目标寄存器，用于存储计算结果， rs1 是源寄存器，用于存储待计算的无符号整数。

clz 指令的操作如下：

将源寄存器 rs1 中的值视为一个无符号整数。从 rs1 的最高有效位（MSB）开始，向低位遍历，统计连续的零的个数，直到遇到第一个非零位或者遍历完整个数值。将统计得到的前导零的个数存储到目标寄存器 rd 中。以下是一个示例，展示如何使用 clz 指令计算无符号整数 x 的前导零的个数并将结果存储在寄存器 a0 中： clz a0, x

需要注意的是， clz 指令在RISC-V指令集的标准扩展中是可选的，具体支持与否取决于所使用的处理器实现和指令集扩展。因此，在编写程序时，建议查阅相关的RISC-V架构和处理器文档，以确保所使用的指令集支持 clz 指令。

内联汇编实现

unsigned int __builtin_clz(unsigned int x) { unsigned int count; asm ("clz %0, %1" : "=r" (count) : "r" (x)); return count; } ARM 上实现 clz Rd, Rm

clz 指令的操作如下：

将源寄存器 Rm 中的值视为一个无符号整数。从 Rm 的最高有效位（MSB）开始，向低位遍历，统计连续的零的个数，直到遇到第一个非零位或者遍历完整个数值。将统计得到的前导零的个数存储到目标寄存器 Rd 中。

内联汇编实现

unsigned int __builtin_clz(unsigned int x) { unsigned int count; asm ("clz %0, %1" : "=r" (count) : "r" (x)); return count; } 使用示例 #include int main() { unsigned int x = 0b00000000000000000000000000001100; /* 12 in binary */ unsigned int leadingZeros = __builtin_clz(x); printf("Number of leading zeros: %u\n", leadingZeros); return 0; }

结果为

Number of leading zeros: 28

表示二进制表示中有28个前导零

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