一段tricky code

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刚刚在网上闲逛,看到reddit上关于最受欢迎的代码的讨论贴,上面有一小段非常有意思的代码:

能直接看出来这段代码想要干啥么?^_^

其实这段代码的作用是计算v的二进制位里1的个数……是不是有点囧?
那么它是怎么做到的呢?

为了方便说明,我们可以先给v一个默认的初值,比如321。这样v的二进制数字就是101000001。

现在开始第一轮循环:
v - 1 的二进制位此时很容易看出来:101000000。
那么 v &= v - 1 就相当于 v = 101000001 & 101000000,于是得到:v = 101000000。
可以发现,若在运算之前v最右边的数字是0,则 v - 1 将把它变成1;反之,最右边是1,则 v - 1 将把它变成0。因此我们可以知道,不论v最右边的数字是0还是1,经过本轮它都将变成0。

接着第二轮循环:
v - 1 >>> 101000000 - 1 >>> 100111111
v &= v - 1 >>> v = 101000000 & 100111111 >>> v = 100000000
这次的结果是非常有意思的。因为根据二进制位运算的规律,100……00 - 1 将得到 011……11,也就是说从低位开始连续的0,经过减1运算后会全部变成1,而第一个高位上的1将变成0。
又因为0与任何数(0或1)做位与运算,结果都将是0,因此 v &= v - 1 运算的实质是跳过所有低位连续的0,并把高位上第一个1改成0。

然后再看第三轮:
v - 1 >>> 100000000 - 1 >>> 011111111
v &= v - 1 >>> v = 100000000 & 011111111 >>> v = 0
此时v变为0,因此下一轮循环开始时循环跳出。
完整过程共计3轮,因此c等于3,恰好等于v中1的个数。

其实经过上面的分析,不难看出来c其实就是个计数器,每当 v &= v - 1 把v中的一个1改写成0时,c就会加1。

像上面这种技巧性很强的代码,平时是不多见的。不过在比较追求性能的时候可以考虑使用。因为这个算法每一轮循环都会定位到v中的一个1,比普通的移位计算法要快得多了。

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