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c语言中使用(＞＞ )运算替代(/ %)运算实现优化

news 2025/11/13 14:28:28

在 C 语言中，使用位运算 >>（右移）和 &（按位与）来代替除法 / 和取模 % 运算，主要是因为位运算在某些情况下比算术运算更高效。具体原因如下：

右移 >> 相当于除以 2 的幂，例如 x >> 1 相当于 x / 2，x >> 2 相当于 x / 4，以此类推。
按位与 & 操作可以用于取模运算，但只能用于模 2 的幂的情况。例如 x % 32 可以使用 x & 0x1F 来替代，x % 4 可以使用 x & 0x03。
在大多数处理器架构中，除法和取模运算通常比位移和按位与运算要慢。因为除法涉及更复杂的硬件操作，而位运算直接操作二进制位，硬件执行起来更快。

这种优化在嵌入式编程、驱动程序开发和操作系统内核代码中尤其常见，因为这些领域对性能有很高的要求。

3. 代码示例

extern __inline__ int test_bit(int nr, const unsigned long * addr)
{int	mask;addr += nr >> 5;mask = 1 << (nr & 0x1f);return ((mask & *addr) != 0);
}

test_bit 函数用于检测位数组中某一位是否被设置（即为1）。

实现步骤

确定要访问的 unsigned long 元素：
```
addr += nr >> 5;
```
- 这里的 nr >> 5 实际上是将 nr 右移5位，这相当于 nr / 32。因为一个 unsigned long 通常占 4 字节（32 位），所以右移5位就可以确定 nr 所在的 unsigned long 元素的索引位置。
- 例如，如果 nr 是 35，那么 nr >> 5 等于 1，这意味着你要访问位数组中的第二个 unsigned long 元素（因为数组索引从0开始）。
计算要测试的位的掩码：
```
mask = 1 << (nr & 0x1f);
```
- nr & 0x1f 是对 nr 取低5位，这相当于 nr % 32，即计算 nr 在当前 unsigned long 元素中的位置。
- 1 << (nr & 0x1f) 是将数字1左移到 nr 在当前 unsigned long 元素中对应的位置。例如，如果 nr & 0x1f 结果为 3，则 mask = 1 << 3 = 0b1000，即第4位是1。
进行位测试：
```
return ((mask & *addr) != 0);
```
- *addr 取当前的 unsigned long 元素的值。
- 然后通过 mask & *addr 来检查 mask 对应的那一位是否在 *addr 中被设置为1。
- 如果 mask 对应的位为1，则返回 1，否则返回 0。