Golang 中的 bits.OnesCount8() 函数

在 Golang 中，有一个非常实用的函数叫做 bits.OnesCount8()，它可以用来计算一个 8 位二进制数中有多少个 1。该函数的源码如下：

func OnesCount8(x uint8) int {
    x -= (x >> 1) & 0x55
    x = (x & 0x33) + ((x >> 2) & 0x33)
    x = (x + (x >> 4)) & 0x0f
    return int(x)
}

这个函数可能看起来有点复杂，但是它的实现原理其实很简单。下面我们来逐步解析一下。

代码解析

这个函数的实现分为三个步骤。

第一步

首先，我们需要通过位运算计算出每两位中有多少个 1。为了实现这个功能，我们可以使用下面这条语句：

x -= (x >> 1) & 0x55

这条语句的作用是把每两位中的所有 1 都加起来。例如，如果 x 的值是 0b11001101，那么这条语句执行后 x 的值将变为 0b01001010。

为了更好地理解这条语句的作用，下面我们来逐个解析它：

• x >> 1: 将 x 向右移动一位，相当于把每两位分开来。
• (x >> 1) & 0x55: 取出每两位中的所有 1，其中 0x55 的二进制表示为 0b01010101。
• x -=: 把取出的 1 从原数中减去，这样每两位中就只剩下了它们的和。

第二步

接下来，我们需要通过位运算计算出每四位中有多少个 1。为了实现这个功能，我们可以使用下面这条语句：

x = (x & 0x33) + ((x >> 2) & 0x33)

这条语句的作用是把每四位中的所有 1 都加起来。例如，如果 x 的值是 0b01001010，那么这条语句执行后 x 的值将变为 0b00000110。

同样地，下面我们来逐个解析这条语句：

• x & 0x33: 取出每四位中的所有 1，其中 0x33 的二进制表示为 0b00110011。
• (x >> 2) & 0x33: 取出每四位中的所有 1，同时把取出的结果向左移动两位，这样每两个取出的结果就能够相加。
• x =: 把相邻的两个结果相加，这样每四位中就只剩下了它们的和。

第三步

最后，我们需要计算出所有 1 的数量。为了实现这个功能，我们可以使用下面这条语句：

x = (x + (x >> 4)) & 0x0f

这条语句的作用是把所有 1 的数量加起来。例如，如果 x 的值是 0b00000110，那么这条语句执行后 x 的值将变为 0b00000011。

下面我们来逐个解析这条语句的作用：

• x + (x >> 4): 把每 8 位中的所有 1 相加。
• (x + (x >> 4)) & 0x0f: 取出相加后的结果的最后 4 位，这就是所有 1 的数量。

示例

让我们来看一个示例。下面这个程序演示了如何使用 bits.OnesCount8() 函数来计算一个 8 位二进制数中有多少个 1：

package main

import (
    "fmt"
    "math/bits"
)

func main() {
    var x uint8 = 0b11001101
    fmt.Printf("%d\n", bits.OnesCount8(x))
}

这个程序的输出结果将是 5，因为 0b11001101 这个数中有 5 个 1。

总结

通过本文的介绍，我们了解了 Golang 中的 bits.OnesCount8() 函数的实现原理，并学会了如何使用它来计算一个 8 位二进制数中有多少个 1。希望本文对大家有所帮助。