一个x86指令能否在“0”和“1”之间切换布尔值？
我想到了以下几种方法，但使用gcc的-O3标志都需要两个指令。
status =! status;
status = 1 - status;
status = status == 0 ? 1: 0;
int flip[2] = {1, 0};
status = flip[status];
有没有更快的方法来做这件事？
这是我尝试过的：https://godbolt.org/g/A3qNUw
我需要一个函数来切换输入并返回结果，编写方式应该只编译成一条指令。类似于这个函数：
int addOne(int n) { return n+1; }
在Godbolt上编译得到以下结果：
lea eax, [rdi+1] # return n+1 in a single instruction
ret
To flip a bit in an integer, use xor like this: foo ^= 1.
gcc知道这种优化对于bool类型已经实现了，因此你可以像正常人一样使用return !status;而不会失去任何效率。gcc也会将status ^= 1编译为异或指令。事实上，除表格查找外，所有想法都可以通过使用bool输入/返回值来编译成单个xor指令。
使用gcc -O3在Godbolt编译器探索器上检查，同时查看bool和int的汇编输出窗格。
MYTYPE func4(MYTYPE status) {
status ^=1;
return status;
}
# same code for bool or int
mov eax, edi
xor eax, 1
ret
对比。
MYTYPE func1(MYTYPE status) {
status = !status;
return status;
}
# with -DMYTYPE=bool
mov eax, edi
xor eax, 1
ret
# with int
xor eax, eax
test edi, edi
sete al
ret
lea eax，[rdi + 1]进行复制和翻转低位。
请参见检查数字是否为偶数，其中结合and eax，1使用可在2个指令中完成。
bool与int不同？x86-64 System V ABI要求传递bool的调用者传递0或1值，而不仅仅是任何非零整数。因此，编译器可以假定输入的内容。
但对于int foo，C表达式!foo需要将值“布尔化”。!foo的类型为_Bool /（如果您#include <stdbool.h>，则为bool），并将其转换回整数必须产生值0或1。如果编译器不知道foo必须是0或1，它就不能将!foo优化为foo^=1，也无法意识到foo ^= 1在真/假之间翻转值的意义。（在C中，if（foo）的意思是if（foo！= 0））。
这就是为什么您会得到test/setcc（通过xor-zeroing a register将其零扩展为32位int，然后进行test）。
相关文章：编译器中8位布尔值的效率问题。像(bool1 && bool2) ? x : y这样的东西并不总是被编译成您希望的那样高效。编译器相当不错，但确实存在优化失误的 bug。
mov指令怎么办？如果编译器不需要/不想保留旧的未翻转值以备后用，它将在内联时消失。但在独立函数中，第一个参数在edi中，返回值需要在eax中（在x86-64 System V调用约定中）。
像这样的小函数是对作为大函数一部分的内容的近似，（如果这个翻转不能被优化成其他东西），但需要在不同的寄存器中得到结果是一个混淆因素。
x86没有复制和异或整数指令，因此对于一个独立的函数，它至少需要一个mov从参数传递寄存器复制到eax。
lea是特殊的：它是为数不多的整数ALU指令之一，可以将结果写入不同的寄存器而不是破坏其输入。 lea是一种复制和移位/加法指令，但在x86中没有复制和异或指令。许多RISC指令集具有3操作数指令，例如MIPS可以执行xor $t1，$t2，$t3。
AVX引入了向量指令的非破坏性版本（在很多代码中节省了大量的movdqa/movups寄存器复制），但对于整数来说，只有一些新指令可以执行不同的操作。例如，rorx eax，ecx，16执行eax = rotate_right(ecx, 16)，并使用与非破坏性AVX指令相同的VEX编码。
status ^= 1;
归结为单个指令（这是使用-O0时的情况）。
xor DWORD PTR [rbp-4], 1
-O3，您可以看到您提到的所有方法都使用xor，特别是mov eax, edi/xor eax, 1。0和1之间来回切换。(因为大多数体系结构中都有xor语句，在许多情况下很有用)。XOR操作不会太差。通过这个示例，很明显编译器优化了未经优化的代码与1版本异或的操作。这是一种支持在普通int操作中异或会产生更好结果的方式。对于布尔值，在使用-O3编译时，上述所有操作都会转换为mov eax, edi/xor eax, 1。
bool status的情况下针对!status的优化。https://godbolt.org/g/tsJgWw - Peter Cordes0/1或布尔类型时，它会将所有内容优化为一个（它们相同）。因此，这从另一个方面证明了执行异或操作更好，因为优化后的布尔版本归结为未经优化的代码的x^=1部分。 - user2736738_Bool可以适配到数据缓存行中，而8倍于此的数据可以适配到其中。您也可能会有更小的指令代码——从1个附加指令到少32倍的指令。这在紧密循环中可能会产生很大的差异。
if-else-if-else块可以减少为单个易读的行。
_Bool在早期版本的C中不可用，C++使用不同的机制来表示布尔类型；但是，标志在较旧的C版本中也适用，并且与C++兼容。int isconsonant(int c){
const unsigned consonant_mask = (1<<('b'-'a'))|
(1<<('c'-'a'))|(1<<('d'-'a'))|(1<<('f'-'a'))|(1<<('g'-'a'))|
(1<<('h'-'a'))|(1<<('j'-'a'))|(1<<('k'-'a'))|(1<<('l'-'a'))|
(1<<('m'-'a'))|(1<<('n'-'a'))|(1<<('p'-'a'))|(1<<('q'-'a'))|
(1<<('r'-'a'))|(1<<('s'-'a'))|(1<<('t'-'a'))|(1<<('v'-'a'))|
(1<<('w'-'a'))|(1<<('x'-'a'))|(1<<('y'-'a'))|(1<<('z'-'a'));
unsigned x = (c|32)-'a'; // ~ tolower
/* if 1<<x is in range of int32 set mask to position relative to `a`
* as in the mask above otherwise it is set to 0 */
int ret = (x<32)<<(x&31);
return ret & consonant_mask;
}
//compiles to 7 operations to check for 52 different values
isconsonant:
or edi, 32 # tmp95,
xor eax, eax # tmp97
lea ecx, [rdi-97] # x,
cmp ecx, 31 # x,
setbe al #, tmp97
sal eax, cl # ret, x
and eax, 66043630 # tmp96,
ret
//inline these if your compiler doesn't automatically
_Bool isSpecificMaskSet(uint32_t x, uint32_t m){
return x==m; //returns 1 if all bits in m are exactly the same as x
}
_Bool isLimitedMaskSet(uint32_t x, uint32_t m, uint32_t v){
return (x&m) == v;
//returns 1 if all bits set in v are set in x
//bits not set in m are ignored
}
_Bool isNoMaskBitSet(uint32_t x, uint32_t m){
return (x&m) == 0; //returns 1 if no bits set in m are set in x
}
_Bool areAllMaskBitsSet(uint32_t x, uint32_t m){
return (x&m) == m; //returns 1 if all bits set in m are set in x
}
uint32_t setMaskBits(uint32_t x, uint32_t m){
return x|m; //returns x with mask bits set in m
}
uint32_t toggleMaskBits(uint32_t x, uint32_t m){
return x^m; //returns x with the bits in m toggled
}
uint32_t clearMaskBits(uint32_t x, uint32_t m){
return x&~m; //returns x with all bits set in m cleared
}
uint32_t getMaskBits(uint32_t x, uint32_t m){
return x&m; //returns mask bits set in x
}
uint32_t getMaskBitsNotSet(uint32_t x, uint32_t m){
return (x&m)^m; //returns mask bits not set in x
}
switch语句优化为立即位图，用于与您的辅音位图完全相同类型的测试。 https://dev59.com/OXVD5IYBdhLWcg3wE3Xz#NZkToYgBc1ULPQZF4bJY。相关：我在一个代码高尔夫答案中使用了辅音位图[（https://codegolf.stackexchange.com/questions/123194/user-appreciation-challenge-1-dennis/123458#123458）]，使用不同的方法拒绝非字母ASCII代码。 x <32很有趣，但是C中的超出范围的移位计数是UB。 在这种情况下，gcc的asm会做我们想要的事情。 - Peter Cordes(x<32) << (x&31) 应该能够在目标平台上可靠地编译为没有额外指令的代码，例如 x86 平台，其中移位指令掩码计数（gcc 也知道这一点）。现在，“单行可读性”有点牵强，不过可以加上注释，比如 // 1 << x 在字母范围内。在 C 或汇编中，我之前从未见过将布尔值转换为整数并用作移位操作的左操作数的惯用法。 - Peter Cordes&31在x86上确实被优化掉了。顺便说一下，我曾经使用(x<=('z'-'a'))而不是(x<32)，但使用32来表示它在uint32_t的范围内（加上它可以帮助我测试过的编译器进行优化）...现在额外的&31只是重申了这一点。将bool->int用作移位的左侧是我编码风格的怪癖之一，我在优化一些ctype.h函数以避免分支和查找表时学到了这个技巧。 - technosaurusbt来测试位。即xor-zero / cmp / cmov（x <32？consonant_mask：0）/ bt / jcc（或cmov或adc，或者对CF中的is_consonant结果进行任何操作）。 - Peter Cordes(x<32) & (consonant_bitmap >> (x&31)) 可以创建更多的指令级并行性，因为移位不必等待比较/设置cc。作为奖励，它创建了一个可用作 bool 的 0 / 1。 - Peter Cordes
status ^=1;这是一种方式。 （翻译说明：尽可能保持原文意思和语法结构，使用通用词汇来翻译代码，不添加解释或额外信息。） - user2736738xor value,8来处理第三位的比特位。但是为什么需要一个函数来执行这样简单的操作呢？ - Weather Vane+1的示例视为一种位翻转，但会损坏上位位（通过执行+that_bit_value可以翻转任何位，当您不关心上面的位被修改时）。但我认为没有单个指令SYSTEM V ABI函数仅翻转所需的位，因为参数在rdi/edi/...中传入，并且结果在rax/eax/...（和ret！）中返回。但这是奇怪的要求，因为这不是您在实际生产中需要的东西，因此您试图实现的任何内容都是纯粹人工的，并且与真实世界的软件无关。 - Ped7g