c++ - 言語 - 回転シフト ビット




C/C++では、バイト内のビットの順序を逆にする最も簡単な方法は何ですか? (17)

0xFFでバイトをXORするのはどうですか?

unsigned char reverse(unsigned char b) { b ^= 0xFF; return b; }

1バイトでビット順序を逆にする方法はいくつかありますが、私は開発者が実装するための「最も単純な」ものが何かについて興味があります。 逆に言えば、私は意味する:

1110 -> 0111
0010 -> 0100

これは、 this PHPの質問と似ていますが、重複していません。

これはthis Cの質問に似ていますが、重複していません。 この質問は、開発者が実装する最も簡単な方法を求めています。 「最善のアルゴリズム」は、メモリとCPUのパフォーマンスに関係しています。


1バイトについて話しているのであれば、何らかの理由で256バイトが利用可能でない限り、おそらくテーブルルックアップが最善の策です。


std::vector<bool> (ビットパックされている)とstd::bitset

要求されたときに最も簡単なものでなければなりません。

#include <iostream>
#include <bitset>
using namespace std;
int main() {
  bitset<8> bs = 5;
  bitset<8> rev;
  for(int ii=0; ii!= bs.size(); ++ii)
    rev[bs.size()-ii-1] = bs[ii];
  cerr << bs << " " << rev << endl;
}

他のオプションはより速いかもしれません。

編集:私はあなたにstd::vector<bool>を使用してソリューションを借りているstd::vector<bool>

#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
  vector<bool> b{0,0,0,0,0,1,0,1};
  reverse(b.begin(), b.end());
  copy(b.begin(), b.end(), ostream_iterator<int>(cerr));
  cerr << endl;
}

2番目の例では、( {...}配列を初期化するために)c ++ 0x拡張が必要です。 ビットbitsetまたはstd::vector<bool> (またはboost::dynamic_bitset )を使用する利点は、バイトまたはワードに限定されず、任意の数のビットを反転できることです。

HTH


最も簡単な方法は、おそらくループ内のビット位置を反復することです:

unsigned char reverse(unsigned char c) {
   int shift;
   unsigned char result = 0;
   for (shift = 0; shift < CHAR_BIT; shift++) {
      if (c & (0x01 << shift))
         result |= (0x80 >> shift);
   }
   return result;
}

おそらくポータブルではありませんが、私はアセンブリ言語を使用します。
多くのアセンブリ言語は、ビットをキャリーフラグに回転させ、キャリーフラグをワード(またはバイト)に回転させる命令を有する。

アルゴリズムは次のとおりです。

for each bit in the data type:
  rotate bit into carry flag
  rotate carry flag into destination.
end-for

CおよびC ++では、キャリーからの回転および回転への回転をサポートしていないため、このための高度な言語コードははるかに複雑です。 キャリーフラグはモデル化されなければならない。

編集:例えばアセンブリ言語

;  Enter with value to reverse in R0.
;  Assume 8 bits per byte and byte is the native processor type.
   LODI, R2  8       ; Set up the bit counter
Loop:
   RRC, R0           ; Rotate R0 right into the carry bit.
   RLC, R1           ; Rotate R1 left, then append carry bit.
   DJNZ, R2  Loop    ; Decrement R2 and jump if non-zero to "loop"
   LODR, R0  R1      ; Move result into R0.

この単純な関数は、マスクを使用して入力バイトの各ビットをテストし、それをシフト出力に転送します。

char Reverse_Bits(char input)
{    
    char output = 0;

    for (unsigned char mask = 1; mask > 0; mask <<= 1)
    {
        output <<= 1;

        if (input & mask)
            output |= 1;
    }

    return output;
}

これはうまくいくはずです:

unsigned char reverse(unsigned char b) {
   b = (b & 0xF0) >> 4 | (b & 0x0F) << 4;
   b = (b & 0xCC) >> 2 | (b & 0x33) << 2;
   b = (b & 0xAA) >> 1 | (b & 0x55) << 1;
   return b;
}

最初に、左の4ビットが右の4ビットと交換される。 次に、隣接するすべてのペアがスワップされ、次にすべての隣接する単一のビットがスワップされます。 この結果、順序が逆になります。


これはどう...

int value = 0xFACE;

value = ((0xFF & value << 8) | (val >> 8);

これは速い解決策ですか?

int byte_to_be_reversed = 
    ((byte_to_be_reversed>>7)&0x01)|((byte_to_be_reversed>>5)&0x02)|      
    ((byte_to_be_reversed>>3)&0x04)|((byte_to_be_reversed>>1)&0x08)| 
    ((byte_to_be_reversed<<7)&0x80)|((byte_to_be_reversed<<5)&0x40)|
    ((byte_to_be_reversed<<3)&0x20)|((byte_to_be_reversed<<1)&0x10);

forループを使用することの煩わしさを取り除きます! 専門家がこれが効率的かつ高速であるかどうか教えてください。


より簡単で簡単な実装です。

static int swap_bit(unsigned char unit)
{
    /*
     * swap bit[7] and bit[0]
     */
    unit = (((((unit & 0x80) >> 7) ^ (unit & 0x01)) << 7) | (unit & 0x7f));
    unit = (((((unit & 0x80) >> 7) ^ (unit & 0x01))) | (unit & 0xfe));
    unit = (((((unit & 0x80) >> 7) ^ (unit & 0x01)) << 7) | (unit & 0x7f));

    /*
     * swap bit[6] and bit[1]
     */
    unit = (((((unit & 0x40) >> 5) ^ (unit & 0x02)) << 5) | (unit & 0xbf));
    unit = (((((unit & 0x40) >> 5) ^ (unit & 0x02))) | (unit & 0xfd));
    unit = (((((unit & 0x40) >> 5) ^ (unit & 0x02)) << 5) | (unit & 0xbf));

    /*
     * swap bit[5] and bit[2]
     */
    unit = (((((unit & 0x20) >> 3) ^ (unit & 0x04)) << 3) | (unit & 0xdf));
    unit = (((((unit & 0x20) >> 3) ^ (unit & 0x04))) | (unit & 0xfb));
    unit = (((((unit & 0x20) >> 3) ^ (unit & 0x04)) << 3) | (unit & 0xdf));

    /*
     * swap bit[4] and bit[3]
     */
    unit = (((((unit & 0x10) >> 1) ^ (unit & 0x08)) << 1) | (unit & 0xef));
    unit = (((((unit & 0x10) >> 1) ^ (unit & 0x08))) | (unit & 0xf7));
    unit = (((((unit & 0x10) >> 1) ^ (unit & 0x08)) << 1) | (unit & 0xef));

    return unit;
}

テーブルの参照または

uint8_t rev_byte(uint8_t x) {
    uint8_t y;
    uint8_t m = 1;
    while (m) {
       y >>= 1;
       if (m&x) {
          y |= 0x80;
       }
       m <<=1;
    }
    return y;
}

編集

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ルックアップテーブルは、最も簡単な方法の1つでなければならないと思います。 ただし、フルルックアップテーブルは必要ありません。

//Index 1==0b0001 => 0b1000
//Index 7==0b0111 => 0b1110
//etc
static unsigned char lookup[16] = {
0x0, 0x8, 0x4, 0xc, 0x2, 0xa, 0x6, 0xe,
0x1, 0x9, 0x5, 0xd, 0x3, 0xb, 0x7, 0xf, };

uint8_t reverse(uint8_t n) {
   // Reverse the top and bottom nibble then swap them.
   return (lookup[n&0b1111] << 4) | lookup[n>>4];
}

// Detailed breakdown of the math
//  + lookup reverse of bottom nibble
//  |       + grab bottom nibble
//  |       |        + move bottom result into top nibble
//  |       |        |     + combine the bottom and top results 
//  |       |        |     | + lookup reverse of top nibble
//  |       |        |     | |       + grab top nibble
//  V       V        V     V V       V
// (lookup[n&0b1111] << 4) | lookup[n>>4]

これは、視覚的にコード化して確認するのはかなり簡単です。
最終的にはこれは完全なテーブルより高速かもしれません。 bit arithは安価で、テーブルはキャッシュラインに簡単に収まります。


私はここで見てきた他のビット・バイディング・アルゴリズムよりも簡単に以下の解決策を見つけました。

unsigned char reverse_byte(char a)
{

  return ((a & 0x1)  << 7) | ((a & 0x2)  << 5) |
         ((a & 0x4)  << 3) | ((a & 0x8)  << 1) |
         ((a & 0x10) >> 1) | ((a & 0x20) >> 3) |
         ((a & 0x40) >> 5) | ((a & 0x80) >> 7);
}

それはバイトのすべてのビットを取得し、最初から最後までそれに応じてシフトします。

説明:

   ((a & 0x1) << 7) //get first bit on the right and shift it into the first left position 
 | ((a & 0x2) << 5) //add it to the second bit and shift it into the second left position
  //and so on

誰も完全なテーブル参照ソリューションを投稿していないので、ここに私のです:

unsigned char reverse_byte(unsigned char x)
{
    static const unsigned char table[] = {
        0x00, 0x80, 0x40, 0xc0, 0x20, 0xa0, 0x60, 0xe0,
        0x10, 0x90, 0x50, 0xd0, 0x30, 0xb0, 0x70, 0xf0,
        0x08, 0x88, 0x48, 0xc8, 0x28, 0xa8, 0x68, 0xe8,
        0x18, 0x98, 0x58, 0xd8, 0x38, 0xb8, 0x78, 0xf8,
        0x04, 0x84, 0x44, 0xc4, 0x24, 0xa4, 0x64, 0xe4,
        0x14, 0x94, 0x54, 0xd4, 0x34, 0xb4, 0x74, 0xf4,
        0x0c, 0x8c, 0x4c, 0xcc, 0x2c, 0xac, 0x6c, 0xec,
        0x1c, 0x9c, 0x5c, 0xdc, 0x3c, 0xbc, 0x7c, 0xfc,
        0x02, 0x82, 0x42, 0xc2, 0x22, 0xa2, 0x62, 0xe2,
        0x12, 0x92, 0x52, 0xd2, 0x32, 0xb2, 0x72, 0xf2,
        0x0a, 0x8a, 0x4a, 0xca, 0x2a, 0xaa, 0x6a, 0xea,
        0x1a, 0x9a, 0x5a, 0xda, 0x3a, 0xba, 0x7a, 0xfa,
        0x06, 0x86, 0x46, 0xc6, 0x26, 0xa6, 0x66, 0xe6,
        0x16, 0x96, 0x56, 0xd6, 0x36, 0xb6, 0x76, 0xf6,
        0x0e, 0x8e, 0x4e, 0xce, 0x2e, 0xae, 0x6e, 0xee,
        0x1e, 0x9e, 0x5e, 0xde, 0x3e, 0xbe, 0x7e, 0xfe,
        0x01, 0x81, 0x41, 0xc1, 0x21, 0xa1, 0x61, 0xe1,
        0x11, 0x91, 0x51, 0xd1, 0x31, 0xb1, 0x71, 0xf1,
        0x09, 0x89, 0x49, 0xc9, 0x29, 0xa9, 0x69, 0xe9,
        0x19, 0x99, 0x59, 0xd9, 0x39, 0xb9, 0x79, 0xf9,
        0x05, 0x85, 0x45, 0xc5, 0x25, 0xa5, 0x65, 0xe5,
        0x15, 0x95, 0x55, 0xd5, 0x35, 0xb5, 0x75, 0xf5,
        0x0d, 0x8d, 0x4d, 0xcd, 0x2d, 0xad, 0x6d, 0xed,
        0x1d, 0x9d, 0x5d, 0xdd, 0x3d, 0xbd, 0x7d, 0xfd,
        0x03, 0x83, 0x43, 0xc3, 0x23, 0xa3, 0x63, 0xe3,
        0x13, 0x93, 0x53, 0xd3, 0x33, 0xb3, 0x73, 0xf3,
        0x0b, 0x8b, 0x4b, 0xcb, 0x2b, 0xab, 0x6b, 0xeb,
        0x1b, 0x9b, 0x5b, 0xdb, 0x3b, 0xbb, 0x7b, 0xfb,
        0x07, 0x87, 0x47, 0xc7, 0x27, 0xa7, 0x67, 0xe7,
        0x17, 0x97, 0x57, 0xd7, 0x37, 0xb7, 0x77, 0xf7,
        0x0f, 0x8f, 0x4f, 0xcf, 0x2f, 0xaf, 0x6f, 0xef,
        0x1f, 0x9f, 0x5f, 0xdf, 0x3f, 0xbf, 0x7f, 0xff,
    };
    return table[x];
}

#define BITS_SIZE 8

int
reverseBits ( int a )
{
  int rev = 0;
  int i;

  /* scans each bit of the input number*/
  for ( i = 0; i < BITS_SIZE - 1; i++ )
  {
    /* checks if the bit is 1 */
    if ( a & ( 1 << i ) )
    {
      /* shifts the bit 1, starting from the MSB to LSB
       * to build the reverse number 
      */
      rev |= 1 << ( BITS_SIZE - 1 ) - i;
    }
  }

  return rev;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    int i;
    unsigned char rev = 0x70 ; // 0b01110000
    unsigned char tmp = 0;

    for(i=0;i<8;i++)
    {
    tmp |= ( ((rev & (1<<i))?1:0) << (7-i));
    }
    rev = tmp;

    printf("%x", rev);       //0b00001110 binary value of given number
    return 0;
}

typedef struct
{
    uint8_t b0:1;
    uint8_t b1:1;
    uint8_t b2:1;
    uint8_t b3:1;
    uint8_t b4:1;
    uint8_t b5:1;
    uint8_t b6:1;
    uint8_t b7:1;
} bits_t;

uint8_t reverse_bits(uint8_t src)
{
    uint8_t dst = 0x0;
    bits_t *src_bits = (bits_t *)&src;
    bits_t *dst_bits = (bits_t *)&dst;

    dst_bits->b0 = src_bits->b7;
    dst_bits->b1 = src_bits->b6;
    dst_bits->b2 = src_bits->b5;
    dst_bits->b3 = src_bits->b4;
    dst_bits->b4 = src_bits->b3;
    dst_bits->b5 = src_bits->b2;
    dst_bits->b6 = src_bits->b1;
    dst_bits->b7 = src_bits->b0;

    return dst;
}




bit-manipulation