C++ 为什么要将xor与文字而不是反转一起使用（按位不）

我曾经遇到过，并且很好奇为什么作者会选择使用

crc = crc ^ ~0U;

而不是

crc = ~crc;

据我所知，它们是等价的

我甚至在VisualStudio2010中分解了这两个版本

未优化构建：

    crc = crc ^ ~0U;
009D13F4  mov         eax,dword ptr [crc]  
009D13F7  xor         eax,0FFFFFFFFh  
009D13FA  mov         dword ptr [crc],eax 

    crc = ~crc;
011C13F4  mov         eax,dword ptr [crc]  
011C13F7  not         eax  
011C13F9  mov         dword ptr [crc],eax  

我也不能通过考虑每条指令所需的周期数来证明代码的合理性，因为两条指令都需要1个周期才能完成。事实上，xor可能会因为必须从某个地方加载文本而受到惩罚，尽管我不确定这一点

所以我认为这可能只是描述算法的首选方式，而不是优化。。。是这样吗

编辑1:

    crc = crc ^ ~0U;
009D13F4  mov         eax,dword ptr [crc]  
009D13F7  xor         eax,0FFFFFFFFh  
009D13FA  mov         dword ptr [crc],eax 

    crc = ~crc;
011C13F4  mov         eax,dword ptr [crc]  
011C13F7  not         eax  
011C13F9  mov         dword ptr [crc],eax  

因为我刚刚意识到

crc

变量的类型可能很重要，所以我在这里包含了整个代码（少了查找表，太大了），所以您不必遵循链接

uint32_t crc32(uint32_t crc, const void *buf, size_t size)
{
    const uint8_t *p;

    p = buf;
    crc = crc ^ ~0U;

    while (size--)
    {
        crc = crc32_tab[(crc ^ *p++) & 0xFF] ^ (crc >> 8);
    }

    return crc ^ ~0U;
}

编辑2:

    crc = crc ^ ~0U;
009D13F4  mov         eax,dword ptr [crc]  
009D13F7  xor         eax,0FFFFFFFFh  
009D13FA  mov         dword ptr [crc],eax 

    crc = ~crc;
011C13F4  mov         eax,dword ptr [crc]  
011C13F7  not         eax  
011C13F9  mov         dword ptr [crc],eax  

因为有人提出了一个事实，一个优化的构建将是有趣的，我已经做了一个，并包括在下面

优化构建：

    crc = crc ^ ~0U;
009D13F4  mov         eax,dword ptr [crc]  
009D13F7  xor         eax,0FFFFFFFFh  
009D13FA  mov         dword ptr [crc],eax 

    crc = ~crc;
011C13F4  mov         eax,dword ptr [crc]  
011C13F7  not         eax  
011C13F9  mov         dword ptr [crc],eax  

请注意，整个函数（包括在下面最后一次编辑中）是内联的

// crc = crc ^ ~0U;
    zeroCrc = 0;
    zeroCrc = crc32(zeroCrc, zeroBufferSmall, sizeof(zeroBufferSmall));
00971148  mov         ecx,14h  
0097114D  lea         edx,[ebp-40h]  
00971150  or          eax,0FFFFFFFFh  
00971153  movzx       esi,byte ptr [edx]  
00971156  xor         esi,eax  
00971158  and         esi,0FFh  
0097115E  shr         eax,8  
00971161  xor         eax,dword ptr ___defaultmatherr+4 (973018h)[esi*4]  
00971168  add         edx,ebx  
0097116A  sub         ecx,ebx  
0097116C  jne         main+153h (971153h)  
0097116E  not         eax  
00971170  mov         ebx,eax  

// crc = ~crc;
    zeroCrc = 0;
    zeroCrc = crc32(zeroCrc, zeroBufferSmall, sizeof(zeroBufferSmall));
01251148  mov         ecx,14h  
0125114D  lea         edx,[ebp-40h]  
01251150  or          eax,0FFFFFFFFh  
01251153  movzx       esi,byte ptr [edx]  
01251156  xor         esi,eax  
01251158  and         esi,0FFh  
0125115E  shr         eax,8  
01251161  xor         eax,dword ptr ___defaultmatherr+4 (1253018h)[esi*4]  
01251168  add         edx,ebx  
0125116A  sub         ecx,ebx  
0125116C  jne         main+153h (1251153h)  
0125116E  not         eax  
01251170  mov         ebx,eax  

---

我怀疑有什么深层次的原因。也许这就是作者对它的想法（“我将对所有的进行异或运算”），或者它在算法定义中的表达方式。

简单的回答是：因为它允许对所有CRC有一个统一的算法 原因如下：CRC有很多变体。每一个都依赖于用于欧几里得除法的Z/Z2多项式。通常使用所描述的算法来实现。现在，根据您使用的多项式，在算法的末尾有一个最终的XOR，它取决于多项式，其目标是消除一些角点情况。对于CRC32，这与全局not相同，但并非所有CRC都是如此。作为证据，您可以阅读（我的重点）：

考虑一条以一定数量的零位开始的消息。在消息中的第一个被移入之前，余数永远不会包含除零以外的任何内容这是一种危险的情况，因为以一个或多个零开头的数据包可能是完全合法的，CRC不会注意到丢弃或添加的零。（在某些应用程序中，即使是全零的数据包也可能是合法的！）消除此弱点的简单方法是从非零余数开始。名为initial Requirement的参数告诉您特定CRC标准使用什么值。crcSlow（）和crcFast（）函数只需做一个小改动：

crc余数=初始余数

存在最终XOR值的原因与此类似。要实现此功能，只需更改crcSlow（）和crcFast（）返回的值，如下所示：

返回值（余数^最终的异或值）

如果最终XOR值包含所有值（如CRC-32标准中所述），则此额外步骤将具有与补充最终余数相同的效果。但是，以这种方式实现它允许在特定应用程序中使用任何可能的值

---

我认为这与有些人写作的原因相同

const int zero = 0;

还有人写

const int zero = 0x00000000;

---

不同的人有不同的想法。即使是一个基本操作。

为了增加我自己的猜测，

x^0x0001

保留最后一位并翻转其他位；要关闭最后一位，请使用

x&0xFFFE

或

x&~0x0001

；要无条件打开最后一位，请使用

x | 0x0001

。也就是说，如果你在做大量的小游戏，你的手指可能知道这些习语，并且不需要太多思考就可以把它们展开。

一些还没有人提到的东西；如果此代码是在具有16位

无符号int

的计算机上编译的，则这两个代码段不同

crc

被指定为32位无符号整数类型

~crc

将反转所有位，但如果

unsigned int

为16位，则

crc=crc^~0U

将仅反转较低的16位

我对CRC算法了解不够，不知道这是故意的还是错误，也许hivert可以澄清；尽管查看了OP发布的示例代码，但它肯定会对后面的循环产生影响

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注意。很抱歉将此作为“答案”发布，因为它不是一个答案，但它太大了，不能只放在一个注释中：）

请您解释一下，不要@nonensickle搜索编译器？C是一种可移植语言。将它编译成一个特定的指令集并不是讨论它的一种有用的方式。这可能与某些体系结构没有精确的按位not有关吗？（例如，MIPS）也许作者想用xor来表示，这样他们就不必依赖于编译器，但编译器决定不进行模拟。xor更通用，因此他们可能更喜欢它，以使代码更易于移植。因为您的反汇编代码是为x86编写的，所以值得指出的是，

xor

将设置/清除零标志，而

NOT

将不设置/清除零标志（如果希望执行逐位操作而不影响依赖于先前操作的标志的跳转条件，则有时非常有用）.现在，考虑到您不是直接编写程序集，您确实无法以有意义的方式访问此标志，因此我怀疑这是否是偏爱其中一个的原因。编译时是否启用了优化？我认为它不应将eax写回[crc]在优化版本中。如果不进行测试，我不确定没有什么深层次的原因，因为编译器在过去20年中取得了长足的进步。@Puciek我可以想象一个编译器为xor生成的代码比不为xor生成的代码更差，但反之亦然