C 在一个位范围内查找第一个设置位的位置

在我的代码中，我发现处理器将大部分时间花在下面所示的函数上。循环的目标是找出满足循环内条件的val1值。变量Val1和a的类型为long int（64位）。而且，它们是函数内部声明的局部非静态变量

long long int findval(long long int x)
{

  long long int Val1,a=x;

  for (Val1 = 63; Val1 > 22; Val1--) 
  {
        if (((a >> Val1) & 1) == 1) 
            break;
  }

  return Val1;
}

---

有没有其他简单/优化的方法来找出Val1值？

首先，请记住，仅仅因为处理器在该函数片段上花费了大部分时间，并不意味着该片段存在问题。也许你应该试着找出为什么你的代码经常调用这个片段

第二，既然你是来寻求帮助的，你不妨向我们展示你所拥有的一切，而不是你所拥有的一部分，你认为这些应该足以让我们找出问题所在。最重要的是，您真的应该准确地向我们展示变量是如何声明的，以及它们声明的确切位置。它们是本地的吗？它们是静态的吗？可能是您将某个东西声明为

volatile

？没有什么是无关紧要的，一切都重要

在任何情况下，如果我们假设代码段可以优化，那么我会说：

您的

Val1

不应为

long-long-int

，因为其值仅在23到63之间。因此，它应该是一个

int

（如果出于某种原因，必须将

Val1

计算为

长整型

，则尝试将其强制转换为循环之前类型为

int

的另一个变量，并在循环中使用该变量。）

---

如果您尝试这样做，那么编译器可能会发现您要做的是找到位范围内的第一个非零位，并用一条机器指令替换整个循环。

首先，请记住，仅仅因为您发现处理器在该函数片段上花费了大部分时间，并不意味着该片段存在问题。也许你应该试着找出为什么你的代码经常调用这个片段

第二，既然你是来寻求帮助的，你不妨向我们展示你所拥有的一切，而不是你所拥有的一部分，你认为这些应该足以让我们找出问题所在。最重要的是，您真的应该准确地向我们展示变量是如何声明的，以及它们声明的确切位置。它们是本地的吗？它们是静态的吗？可能是您将某个东西声明为

volatile

？没有什么是无关紧要的，一切都重要

在任何情况下，如果我们假设代码段可以优化，那么我会说：

您的

Val1

不应为

long-long-int

，因为其值仅在23到63之间。因此，它应该是一个

int

（如果出于某种原因，必须将

Val1

计算为

长整型

，则尝试将其强制转换为循环之前类型为

int

的另一个变量，并在循环中使用该变量。）

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如果您这样做，编译器可能会发现您要做的是找到位范围内的第一个非零位，并用一条机器指令替换整个循环。

警告：我的答案写错了（第一位在右边），对不起。无论如何，这些方法可以很容易地适应MSb

---

您可以通过查阅表格的方式缩短流程。您可以为从

0

到

2^k-1

的所有数字预计算最右边位的索引。您将一次处理

k

位的切片中的数字，然后从右到左尝试切片，直到切片为非零

一个有趣的选择是将long映射到一个8字节的数组；字节对应于256个条目的查找表。这样，您就可以从按字节直接寻址中获益

也可以通过

shorts

进行处理，代价是LUT为65536（64K）个条目。最佳选择可能介于两者之间。有缓存效果

---

另一个有用的方法是二分法：屏蔽32个高阶位（或加载低

int

）并测试零。然后对于非零部分，屏蔽掉16个高阶位，依此类推。最后，使用LUT技巧。只需3个步骤，您就可以从64个减少到8个

---

如果位索引的分布是均匀的，则这是合适的。如果偏向于较小的值，顺序搜索可能会更好。

警告：我的答案写错了（第一位在右边），对不起。无论如何，这些方法可以很容易地适应MSb

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您可以通过查阅表格的方式缩短流程。您可以为从

0

到

2^k-1

的所有数字预计算最右边位的索引。您将一次处理

k

位的切片中的数字，然后从右到左尝试切片，直到切片为非零

一个有趣的选择是将long映射到一个8字节的数组；字节对应于256个条目的查找表。这样，您就可以从按字节直接寻址中获益

也可以通过

shorts

进行处理，代价是LUT为65536（64K）个条目。最佳选择可能介于两者之间。有缓存效果

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另一个有用的方法是二分法：屏蔽32个高阶位（或加载低

int

）并测试零。然后对于非零部分，屏蔽掉16个高阶位，依此类推。最后，使用LUT技巧。只需3个步骤，您就可以减少

#include <limits.h>
inline
int MSB_position_clamped (long long x)
{
    int maxpos = CHAR_BIT * sizeof(x) - 1;
    x |= 1LL << 22;              // avoid x==0 UB and make clz at least 22
    return maxpos - __builtin_clzll(x);
}

# clang 9.0 -O3 for x86-64 System V
MSB_position_clamped:
        or      rdi, 4194304
        bsr     rax, rdi
        ret