bitwise NOT 在低电平时如何工作？

Question

我很好奇按位

NOT

操作到底是如何如此有效地执行反转以及它在“幕后”是什么样子的，所以我尝试自己实现它。如下图所示：

void bitwiseNOT(char* binaryString) {
    int binaryLength = strlen(binaryString);
    for (int i = 0; i < binaryLength; i++) {
        binaryString[i] = (binaryString[i] == '1') ? '0' : '1';
    }
}

这可以正确反转

binaryString

，但比简单使用按位

NOT

运算符 (

~

) 效率低得多，例如。通过这样做：

long int binary = 0101010111010001011;
binary = ~binary;

在低级别到底发生了什么导致它比我的实现更快？

Answer 1

OP 函数

bitwiseNot

与 C 的

~

运算符完全不同。 OP 函数对字符串进行操作，而

~

对整数类型进行操作。

做什么“幕后”取决于实现，即，C 标准没有指定如何来实现

~

。但实现很可能只会发出一条汇编代码指令来执行按位非运算。 OP

bitwiseNOT

函数肯定不会编译为单个指令。

查看 Godbolt Compiler Explorer 上的编译结果，GCC 和 Clang 似乎在 -O3 优化中发出相同的 x86-64 汇编代码，以实现围绕 ~

 的简单包装函数。在这两种实现中，加载数据后，

~

都会编译为单个

not

指令。

C 函数：

int not_wrapper(int x) {
    return ~x;
}

海湾合作委员会13.2：

not_wrapper:
        mov     eax, edi
        not     eax
        ret

铿锵17.0.1：

not_wrapper:                            # @not_wrapper
        mov     eax, edi
        not     eax
        ret