计数位数最快的方法

可能重复：
如何计算一个32位整数中的设置位数？

给一个无符号的char类型值，计算其中的总位数。最快的方法是什么？ 我写了如下三个函数，最好的方法是什么，可以有人提出一个更快的方法？（我只想要非常快的方法）

const int tbl[] =
{
#define B2(n)   n, n+1, n+1, n+2
#define B4(n) B2(n), B2(n+1), B2(n+1), B2(n+2)
#define B6(n) B4(n), B4(n+1), B4(n+1), B4(n+2)
    B6(0), B6(1), B6(1), B6(2)
};

char naivecount (unsigned char val)
{
    char cnt = 0;
    while (val)
    {
        cnt += (val & 1);
        val = val >> 1;
    }
    return cnt;
}

inline tableLookUp(int val)
{
    assert(val >= 0 && val <= 255);
    return tbl[val];
}

int asmCount(int val)
{
    int res = 0;
    asm volatile("xor %0, %0nt"
            "begin:nt"
            "cmp $0x0, %1nt"
            "jle endnt"
            "movl %1, %%ecxnt"
            "and $0x1, %%ecxnt"
            "addl %%ecx, %0nt"
            "shrl %1nt"
            "jmp beginnt"
            "end:"
            : "=r"(res)
            : "r" (val));
    return res;
}

编辑：

我已经测试了所有的方法，最快的一个是使用popcntl指令。在popcntl指令的平台上，我将使用表查找。

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如果你想手工编码，试试这个：

#include <stdint.h>

int popcnt8(uint8_t x) {

    x = (x & 0x55) + (x >> 1 & 0x55);
    x = (x & 0x33) + (x >> 2 & 0x33);
    x = (x & 0x0f) + (x >> 4 & 0x0f);

    return x;
}

在x86上，这编译为（AT＆T语法）：

popcnt8:
    movl    %edi, %eax
    shrb    %dil
    andl    $85, %eax
    andl    $85, %edi
    addl    %eax, %edi
    movl    %edi, %eax
    shrb    $2, %dil
    andl    $51, %eax
    andl    $51, %edi
    addl    %eax, %edi
    movl    %edi, %eax
    shrb    $4, %dil
    andl    $15, %eax
    addl    %edi, %eax
    movzbl  %al, %eax
    ret

将此与gcc用内在函数生成的内容进行比较：

#include <stdint.h>

int popcnt8_intrin(uint8_t x) { return __builtin_popcount(x); }

在具有SSE 4.2的x86上：

popcnt8_intrin:
movzbl  %dil, %eax
popcntl %eax, %eax
ret

这不是最佳的; 铛产生：

popcnt8_intrin:
    popcntl %edi,%eax
    ret

将计算减少为一个（！）指令。

在没有SSE 4.2的x86上：

popcnt8_intrin:
subq    $8, %rsp
movzbl  %dil, %edi
call    __popcountdi2
addq    $8, %rsp
ret

gcc实质上是在这里调用它的库。 不太理想。 铛更好一点：

popcnt8_intrin:                         # @popcnt8_intrin
movl    %edi, %eax
shrl    %eax
andl    $85, %eax
subl    %eax, %edi
movl    %edi, %eax
andl    $858993459, %eax        # imm = 0x33333333
shrl    $2, %edi
andl    $858993459, %edi        # imm = 0x33333333
addl    %eax, %edi
movl    %edi, %eax
shrl    $4, %eax
addl    %edi, %eax
andl    $252645135, %eax        # imm = 0xF0F0F0F
imull   $16843009, %eax, %eax   # imm = 0x1010101
shrl    $24, %eax
ret

clang计算整个32位数的popcnt。 这不是最佳的imho。

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如果你没有做过如此多的比较和分支，那么你的汇编代码会更快。

但显然，最快的方法是进行字节查找，特别是因为您只处理256个值（可以使用朴素方法编写值列表，然后只需要一个static const table[256] = { ... }; return table[value];在你的函数中。

基准不同的解决方案。

如果你的汇编代码比编译器生成的代码慢，我不会感到惊讶！

编辑：你的汇编代码会稍微快一点做：

int asmCount(int val)
{
    int res = 0;
    asm volatile("begin:nt"
            "movl %1, %%ecxnt"
            "and $0x1, %%ecxnt"
            "addl %%ecx, %0nt"
            "shrl %1nt"
            "jnz beginnt"
            "end:"
            : "=r"(res)
            : "r" (val)
            : "ecx");      // Important: clobbers ecx!
    return res;
}

我删除了异或（res = 0应该这样做），并比较（当然，如果val为零，我们执行一些额外的指令，但对于设置了高位的任何东西，情况会更糟糕，因为这是两个额外的指令每次迭代，意味着可能有16个额外的指令 - 其中一个是分支！），并在循环结束时将跳转改为jnz。 这可能大概是编译器在第一种情况下生成的。 试图在简单代码上击败编译器并不那么容易！

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