C位旋转使int 0变为1，而任何non-zero变为-1？（理想情况下是 x86 固有的）

Question

我正在寻找一种方法来实现我在标题中所写的内容。我现在用“如果”来做，我想摆脱分支。我已经查看了几页，例如 this one，找不到我要找的确切内容。

Answer 1

如果没有位操作，你可以这样做：

int func(int x)
{
    return int(uint(x-1) / uint(-1)) * 2 - 1;
}

或者：

int func(int x)
{
    return int(uint(~x) / uint(~0)) * 2 - 1;
}

Answer 2

将 x 转换为布尔值不会在当前 x86 处理器上生成任何分支。您可以使用简单的算法来生成结果：

int test_zero(int x) {
    return 1 - 2 * !!x;
}

gcc 11.2 生成这个：

test_zero:
    cmp     edi, 1
    sbb     eax, eax
    and     eax, 2
    sub     eax, 1
    ret

clang 13.0.0 生成这个：

test_zero:                              # @test_zero
    xor     eax, eax
    test    edi, edi
    sete    al
    add     eax, eax
    add     eax, -1
    ret

正如 dratenik 评论的那样，更简单、更易读的源代码编译成完全相同的无分支可执行代码：

int test_zero2(int x) {
    return x ? -1 : 1;
}

您检查 Godbolt's compiler explorer 上的代码生成。

Answer 3

clang/gcc 输出（来自 chqrlie 的回答）可以被截断为

cmp  edi, 1
sbb  eax, eax
or   eax, 1

在 sbb eax, eax 之后 eax == 0 edi != 0。但由于 -1 和 1 都设置了 LSB，我们可以这样设置。

唉，即使我们可以为

生成两个指令序列

int test_zero_3(int x) {
   return x ? -1 : 0;
}
...
neg     edi
sbb     eax, eax

我们无法欺骗 clang，但我们可以让 gcc 产生预期的（或接近等效的）序列

int test_zero_4(int x) {
   return (test_zero_3(x)) | 1;
}
...
neg     edi
sbb     eax, eax
or      eax, 1

C位旋转使int 0变为1，而任何non-zero变为-1？（理想情况下是 x86 固有的）

C bit twiddling so that int 0 becomes 1, while any non-zero becomes -1? (ideally x86 intrinsic)

c

x86

bit-manipulation

bitwise-operators

C位旋转使int 0变为1，而任何non-zero变为-1？ （理想情况下是 x86 固有的）

C bit twiddling so that int 0 becomes 1, while any non-zero becomes -1? (ideally x86 intrinsic)

c

x86

bit-manipulation

bitwise-operators

C位旋转使int 0变为1，而任何non-zero变为-1？（理想情况下是 x86 固有的）