用位运算符替换“==”

Posted 2023-03-29

【中文标题】用位运算符替换“==”

【英文标题】：Replacing "==" with bitwise operators

【发布时间】：2011-05-08 21:07:33

【问题描述】：

仅使用位运算符（|、&、~、^、>>、

int equal(int x, int y) 
    return x == y;

【问题讨论】：

这主要是为了了解“==”的实际情况，以了解计算机如何在位级别上查看“==”，并查找类似的运算符是否可以在同样的时尚。

@Jens: "The homework tag...is now discouraged," 但是，@not_l33t，请（一如既往）遵循general guidelines：说明任何特殊限制，展示您迄今为止尝试过的内容，并询问具体是什么令人困惑你。

当你接近 int 的极限时有什么要求？ IE。 INT_MAX，INT_MIN？还是只需要在更小的范围内工作？

我对编程还很陌生，问题更多的是要了解它是如何工作的。考虑到这一点，最好有一个无限的限制，尽管我开始发现这对我来说可能不太可能（按位操作有效，因为 32 位字符串）。

我想提醒任何试图使用按位运算作为性能提升的人，至少在 chrome 61 中，常规等于和按位等于方法之间几乎没有区别。 jsperf.com/bitwise-equal/1

【参考方案1】：

请记住，XOR 与 NOT EQUALS 完全相同，XNOR 与 EQUALS 完全相同。因此，以下内容将为您提供您想要的：

return !(x ^ y);

【讨论】：

您在这里将按位与逻辑运算符组合在一起，这可能会造成混淆。

它比公认的解决方案要好，因为根据定义 XOR 比 ADD 快（添加必须传输进位，所以它不是很可扩展）。

如果 x 和 y 都为零会怎样

@Kapil：嗯？ 0 XOR 0 等于 0，就像 x 和 y 是任何其他相同的数字一样。

【参考方案2】：

如果它们之间没有差异，则两个数字相等：

int equal(int x, int y)
   return !(x-y);

【讨论】：

虽然没有真正使用位运算符。

@Yada：但它使用“BASIC”运算符:)

我已经将这种方法与另一种方法（否定变量）结合使用。这样我就可以使用 + 代替，使其更接近计算机读取的内容。从而使其更快？

int equal(int x, int y) return !((!x+1)+y);

如果x-y 的结果不能在int 中表示，这可能会调用未定义的行为

【参考方案3】：

C ! 运算符实际上只是 != 0 的简写，因此使用它似乎非常接近作弊:)

这是我仅使用按位运算的结果，假设 32 位二进制补码机器具有算术右移（技术上，在 C 算术右移是未定义的，但我在二进制补码机器上见过的每个 C 编译器都支持这一点正确）：

int t = (x - y) | (y - x); // <0 iff x != y, 0 otherwise
t >>= 31; // -1 iff x != y, 0 otherwise
return 1 + t; // 0 iff x != y, 1 otherwise

也就是说，实际的编译器没有这个问题。真正的硬件实际上直接支持比较。细节取决于架构，但有两种基本模型：

为算术运算返回的条件代码（例如 x86 和 ARM 执行此操作）。在这种情况下，通常有一个“比较”指令，它减去两个值，不会写回整数寄存器，而是根据结果设置条件代码/标志。

更多类似 RISC 的平台通常具有直接的“如果相等则分支”和“如果小于则分支”操作数，它们会根据结果进行比较和分支。基本相当于C代码

if (a == b) goto label;

或

if (a < b) goto label;

全部在一条机器指令中。

【讨论】：

很好的例子！但为什么不使用“return t

据我了解，OP 不包括分支

【参考方案4】：

此示例与减法相同，但更明确地说明了某些体系结构如何进行寄存器比较（我相信像 ARM）。

return !(1 + ~x + y);

1 表示进位输入到 ALU。一个数字x 是按位补码的。取补并加 1 产生数字的二进制补码（x 变为 -x），然后将其与另一个数字相加以获得差值以确定相等。

因此，如果两个数字相等，您将得到-x + x => 0。

（在寄存器级别上，! 运算符尚未完成，您只需测试条件代码或标志寄存器的“零位”，如果寄存器操作产生零结果，则会设置它，并且是否则清除。）

【参考方案5】：

由于 XOR 与 (!=) 相同，因此 (x ^ y) 将仅在相等的值时返回 0。 我的看法如下，因为它是明智的，使用按位运算符并且可以工作。

int notEqual(int x, int y)
        return (x ^ y);

【参考方案6】：

我的看法

int equal(int x, int y)
   if((x & ~y) == 0)
       return 1;
   else
       return 0; 

解释：如果x == y，则x & ~y 计算结果为0，返回1，否则返回0 作为x!=y。

Edit1: The above is equivalent to 

int equal(int x, int y)
    return !(x & ~y) ; // returns 1 if equal , 0 otherwise. 

上面的代码在最高有效位变为 1 的某些情况下会失败。解决方案是添加一个 1。即正确答案是

return !(x & (~y +1) );

【讨论】：

两个问题。 1) 这将检查 y 是否与 x 设置的所有位相同，不是 x == y。 2) 你正在使用==，即使它既不需要也不需要。

3) 只返回它而不是使用if。

我知道是旧的，但是如果x 是负数会怎样？假设x = -1 和y = 0 那么if ( !( x & ( ~( y + 1 )) ) ) 应该如何工作？如果x = -1 和y = -1 怎么样？ `return x ^ y:` 应该可以工作。