c++ bit 库用法

c++20 加入了一个叫做 bit 的库，不如来看看里面有什么？

bit_cast

效果和 reinterpret_cast 类似，按二进制位取值，

constexpr float N=100;
constexpr int M=std::bit_cast<int>(N);
constexpr float L=std::bit_cast<float>(N);

在这段代码里，$N=100.0$，虽然不知道 $M$ 的值但是可以确定 $L=100.0$，因为是按位取值。
std::bit_cast<any>(x) 可以把 $x$ 转化成 any 类型，保留二进制。
底层实现是 __builtin_bit_cast(any,x)

byteswap

以每个字节为单位去 reverse，比如原来是 EFBEADDE，现在就是 DEADBEEF 了。似乎没啥用而且 c++23 的。
byteswap(x) 这样就可以使用了。
底层实现用到了 __builtin_bswap16/32/64/128

has_single_bit

判断一个数是否是 $2$ 的整次幂，但是直接 x&x-1 就可以了。或者 popcount==1。
has_single_bit(x) 这样就可以使用了。
乐死了，底层实现也是这样的。

bit_ceil

返回不小于 $x$ 的最小的 $2$ 的整数次幂。
bit_ceil(x) 这样就可以使用了。
底层实现用到了 __builtin_clz。

bit_floor

返回不大于 $x$ 的最大的 $2$ 的整数次幂，等价于 1<<std::__lg(x)。
bit_floor(x) 这样就可以使用了。
底层实现用到了 __builtin_clz。

bit_width

返回 $1+\log_2x$。
bit_width(x) 这样就可以使用了。
底层实现用到了 __builtin_clz。

rotl/rotr

循环左/右移 $k$ 位。
bit_width(x,k) 这样就可以使用了。
底层实现就是左移右移的。

countl/r_zero/one

• countl_zero 从最高位起计量连续的 0 位的数量
• countl_one 从最高位起计量连续的 1 位的数量
• countr_zero 从最低位起计量连续的 0 位的数量
• countr_one 从最低位起计量连续的 1 位的数量

注意这个函数只能 unsigned。
countl/r_zero/one(x) 这样就可以使用了。
底层实现是 __builtin_clz 和 __builtin_ctz。

popcount

返回 $x$ 的值中为 $1$ 的位的数量。
popcount(x) 这样就可以了。
底层实现就是 __builtin_popcount。

endian

这是个枚举类型。如果是大端那么 endian::native==endian::big，小端那么 endian::native==endian::little，我也不知道这个有什么用。

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以上这些函数，有些只能对 unsigned 类型使用，比如 popcount，如果对非 unsigned 类型使用可以写强转，popcount(unsigned(x)) 或 popcount<unsigned>(x)。其实也可以在函数前加上两个下划线，这个不会对类型检查，__popcount(x)。