按位旋转(循环移位)

Question

我试图用C++编写一些关于"按位旋转"的代码,我想通过左边的shif来做这个.我不知道如何编写代码,但我在"维基百科"中找到了一些像这样的代码.

unsigned int rotl(unsigned int value, int shift) {
return (value << shift) | (value >> (sizeof(value) * CHAR_BIT - shift));
}

然后我试着让它工作,但是这段代码没有给出我期望的输出.防爆.我有数字unsigned int 12,在二进制1100中,当我想用​​左shif按上面的代码进行按位旋转时,输出是和unsigned int 24(11000),它必须给出输出unsigned int 9,因为如果我进行按位旋转(左shif),第一个MSB位现在必须是第一位,所有其他位必须向左移动一位.

你能帮助理解那是什么问题吗？或者我做错了什么.

谢谢.

Answer 1

以下代码效果很好

#include <cstdint>

std::uint32_t rotl(std::uint32_t v, std::int32_t shift) {
    std::int32_t s =  shift>=0? shift%32 : -((-shift)%32);
    return (v<<s) | (v>>(32-s));
}

std::uint32_t rotr(std::uint32_t v, std::int32_t shift) {
    std::int32_t s =  shift>=0? shift%32 : -((-shift)%32);
    return (v>>s) | (v<<(32-s));
}

当然还有它的测试.

#include <iostream>

int main(){
   using namespace std;
   cout<<rotr(8,1)<<endl; // 4
   cout<<rotr(8,-1)<<endl;  //16
   cout<<rotl(8,1)<<endl;  //16
   cout<<rotl(8,-1)<<endl;  //4
   cout<<rotr(4,60)<<endl;  //64
   cout<<rotr(4,61)<<endl; //32
   cout<<rotl(4,3)<<endl;  //32
   cout<<rotl(4,4)<<endl;  //64
   return 0;
}

也许我没有提供最快的实现,但肯定是一个便携和稳定的实现

通用版本

#include <cstdint>

template< class T>
inline T rotl( T v, std::int32_t shift){
    std::size_t m = sizeof(v)*std::numeric_limits<T>::digits;
    T s = shift>=0? shift%m: -((-shift)%m)
    return (v<<s) | (v>>(m-s));
}

template< class T>
inline T rotr( T v, std::int32_t shift){
    std::size_t m = sizeof(v)*std::numeric_limits<T>::digits;
    T s = shift>=0? shift%m: -((-shift)%m)
    return (v>>s) | (v<<(m-s));
}

干杯:)

Answer 2

C++20在头文件中提供了std::rotland 。来自cppreference.com的示例：std::rotr<bit>

#include <bit>
#include <bitset>
#include <cstdint>
#include <iostream>

int main()
{
    std::uint8_t i = 0b00011101;
    std::cout << "i          = " << std::bitset<8>(i) << '\n';
    std::cout << "rotl(i,0)  = " << std::bitset<8>(std::rotl(i,0)) << '\n';
    std::cout << "rotl(i,1)  = " << std::bitset<8>(std::rotl(i,1)) << '\n';
    std::cout << "rotl(i,4)  = " << std::bitset<8>(std::rotl(i,4)) << '\n';
    std::cout << "rotl(i,9)  = " << std::bitset<8>(std::rotl(i,9)) << '\n';
    std::cout << "rotl(i,-1) = " << std::bitset<8>(std::rotl(i,-1)) << '\n';
}

我相信std::bitset在此示例中仅使用其流格式。

Answer 3

这是因为您使用的int是 32 位，因此它通过将最高有效位换到前面来按预期工作。使用较小的数据结构（例如 an）unsigned char可以使其更易于管理。