一般情況下,如果要我們寫乙個求絕對值的函式,我們的實現很有可能會是這樣:
templatet abs_normal(t tnum)
也就是說我們會用到乙個if-else判斷來決定是否反轉符號位。在3d遊戲軟體,或一些對效能要求比較高的底層系統中,當大規模的求絕對值時,這個if-else結構會帶來效能上的損失,那麼,如何來消除if-else結構呢?或許會有人說,我們可以用三元操作符啊:
templatet abs_normal(t tnum)
但是事實上這是換湯不換藥,因為其實質上還是存在if-else的判斷的(這應該可以從反彙編**中看出來)。
我們是通過位操作來消除if-else判斷來求絕對值。
因為使用位操作,我們不得不考慮我們操作物件型別的位元組數,下面我將以都是4位元組得float和int為例實現位操作求絕對值。
首先,我們有必要了解一下float與int在計算機中的內部表示方法。
1) float: float即單精度浮點數,"浮點數"由兩部分組成,即尾數和階碼。在浮點表示方法中,小數點的位置是浮動的,階碼可取不同的數值。為了便於計算機中小數點的表示,規定將浮點數寫成規格化的形式,即尾數的絕對值大於等於0.1並且小於1,從而唯一規定了小數點的位置。尾數的長度將影響數的精度,其符號將決定數的符號。浮點數的階碼相當於數學中的指數,其大小將決定數的表示範圍。乙個浮點數在計算機中的表現形式如下:
尾數符號 階碼 尾數有效值
2) int: 用補碼表示,因為正整數的原碼,反碼,補碼都是一樣的,而負整數的補碼則是通過原碼->反碼->補碼轉換來的,所以,-3與3的內部表示位差別不僅僅在符號位
其次,這裡先列出兩個在**中用到的巨集:
#define inv_sign_bit 0x7fffffff //用來反轉符號位
#define use_asm //是否使用彙編**
1 float求絕對值
知道了float的內部表示,我們知道要求其絕對值,只要將其尾數符號位置0即可。這又有下面兩種方法:
1)與:通過和inv_sign_bit相"與"而將符號位置0
inline float fabs_and(float fnum)
return fout;
#else
int* temp = (int*)&fnum;
int out = *temp & inv_sign_bit;
return *((float*)&out);
#endif
}
注:這裡將float轉化成int的原因是c語言不支援float的移位操作。
2)移位:通過先邏輯左移1位,再邏輯右移一位將符號位置0
inline float fabs_shift(float fnum)
return fout;
#else
unsigned int* temp = (unsigned int*)&fnum;
unsigned int out = *temp;
out = out << 1;
out = out >> 1;
return *((float*)&out);
#endif
}
注:
這裡使用unsigned int的原因是c語言的移位操作對有符號數是算術移位,對無符號數是邏輯移位。而我們需要的是邏輯移位
2 int求絕對值
因為整型的內部表示是反碼,我們不能簡單的通過符號位置0求絕對值,下面的演算法很好的解決了這個問題:
inline int abs_bit(int inum )
return iout;
#else
int out = inum;
int temp = inum;
temp = temp >> 31;
out = out ^ temp;
out = out - temp;
return out;
#endif
}
注:對於**
temp = temp >> 31;
out = out ^ temp;
out = out - temp;
如果inum是正數:
temp = temp >> 31; //temp = 0
out = out ^ temp; //與0異或不變
out = out - temp; //減0不變
out的結果就是inum,即正數的絕對值是其本身,沒問題
如果inum是負數:
temp = temp >> 31; //temp = oxffffffff
out = out ^ temp; //out為inum求反
out = out - temp; // 此時temp = 0xffffffff = -1, 所以out = out + 1
把乙個負數的補碼連符號位求反後再加1,就是其絕對值了。比如對於-2來說:
原碼反碼
補碼補碼全求反
再加1備註
10000010
11111101
11111110
00000001
00000010
大家可以看到第乙個與最後乙個數只有符號位不同,也就實現了求其絕對值。
對於其他型別的資料求絕對值,應該 都是大同小異的。這裡就不再列舉。
用位運算實現求絕對值 有效避開if else判斷
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用位運算求乙個數的絕對值
我們知道在我們對乙個數進行位運算的時候,是在這個數的補碼上進行的,對於補碼我們知道,正數的補碼是原碼,負數的補碼為原碼除了最高位的符號位,取反,然後加1。把補碼轉換成原碼的時候,正數還是原碼,負數時把補碼除了符號位取反然後加1 我們可以發現如果這時候連符號位也求反,然後加1,與以前不同的只是少了乙個...
hdu 2003 求絕對值
problem description 求實數的絕對值。input 輸入資料有多組,每組佔一行,每行包含乙個實數。output 對於每組輸入資料,輸出它的絕對值,要求每組資料輸出一行,結果保留兩位小數。sample input 123 234.00 sample output 123.00 234....