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__builtin_xxx指令学习【3】__builtin_popcount __builtin_popcountll

article 2024/11/13 8:45:13

__builtin_popcount是GCC和Clang编译器提供的一个内置函数，用于计算一个整数中二进制位为1的个数。该函数的使用背景是在一些位运算和计算机视觉等领域中，需要对二进制数据进行处理和分析，而二进制位为1的个数是一个常见的计算需求。

__builtin_popcount的内部原理是使用CPU的指令集来实现计算。具体来说，当CPU支持POPCNT指令时，__builtin_popcount会使用POPCNT指令来计算二进制位为1的个数；否则，__builtin_popcount会使用一些位运算技巧来实现计算。在实现中，__builtin_popcount会根据不同的CPU架构和编译器选项来选择最优的实现方式，从而提高计算效率。

__builtin_popcount的弊端是可能会导致代码的可移植性问题。由于__builtin_popcount是GCC和Clang编译器提供的一个内置函数，因此在使用__builtin_popcount时，需要确保代码的可移植性，并且需要在代码中添加条件编译来处理不支持POPCNT指令的CPU。另外，由于__builtin_popcount的实现依赖于CPU架构和编译器选项，因此在不同的平台和编译器下，__builtin_popcount的性能可能会有所不同。在使用__builtin_popcount时，需要进行性能测试，并根据实际情况选择最优的实现方式。

与之相似的是__builtin_popcountll ,用于计算一个64位整数中1的个数。

下面是一个demo

#include <iostream>
#include <chrono>

int main() {
    auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    int count = 0;
    for (int i = 0; i < 100000000; ++i) {
        count += __builtin_popcount(i);
    }
    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::cout << "Count: " << count << "\n";
    std::cout << "Time: " << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - start).count() << "ms\n";
    return 0;
}

结果:

#include <iostream>
#include <chrono>

int main() {
    auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    long long count = 0;
    for (long long i = 0; i < 100000000; ++i) {
        count += __builtin_popcountll(i);
    }
    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::cout << "Count: " << count << "\n";
    std::cout << "Time: " << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - start).count() << "ms\n";
    return 0;
}