Go语言中高效反转32位二进制数字的位操作教程

package main

import "fmt"

// BitReverse32 对一个32位无符号整数进行二进制位反转。
// 该函数采用经典的位操作技巧，通过一系列并行交换操作实现高效反转。
func BitReverse32(x uint32) uint32 {
    // 阶段1: 交换相邻的1位对
    // 0x55555555 是二进制 0101...0101 的掩码，用于提取奇数位。
    // 0xAAAAAAAA 是二进制 1010...1010 的掩码，用于提取偶数位。
    // (x&0x55555555)<<1 将所有奇数位左移一位，移动到偶数位位置。
    // (x&0xAAAAAAAA)>>1 将所有偶数位右移一位，移动到奇数位位置。
    // 两者通过按位或操作合并，完成1位对的交换。
    x = (x&0x55555555)<<1 | (x&0xAAAAAAAA)>>1 // 交换 1-bit 对

    // 阶段2: 交换相邻的2位对
    // 0x33333333 是二进制 00110011... 的掩码。
    // 0xCCCCCCCC 是二进制 11001100... 的掩码。
    // 类似地，通过左移2位和右移2位，交换每两个相邻的2位块。
    x = (x&0x33333333)<<2 | (x&0xCCCCCCCC)>>2 // 交换 2-bit 对

    // 阶段3: 交换相邻的4位对 (半字节/nibbles)
    // 0x0F0F0F0F 是二进制 0000111100001111... 的掩码。
    // 0xF0F0F0F0 是二进制 1111000011110000... 的掩码。
    // 通过左移4位和右移4位，交换每两个相邻的4位块。
    x = (x&0x0F0F0F0F)<<4 | (x&0xF0F0F0F0)>>4 // 交换 4-bit 对

    // 阶段4: 交换相邻的8位对 (字节/bytes)
    // 0x00FF00FF 是二进制 0000000011111111... 的掩码。
    // 0xFF00FF00 是二进制 1111111100000000... 的掩码。
    // 通过左移8位和右移8位，交换每两个相邻的8位块。
    x = (x&0x00FF00FF)<<8 | (x&0xFF00FF00)>>8 // 交换 8-bit 对

    // 阶段5: 交换相邻的16位对 (字/words)
    // 0x0000FFFF 是二进制 00000000000000001111111111111111 的掩码。
    // 0xFFFF0000 是二进制 11111111111111110000000000000000 的掩码。
    // 通过左移16位和右移16位，交换两个16位块（即高16位与低16位）。
    return (x&0x0000FFFF)<<16 | (x&0xFFFF0000)>>16 // 交换 16-bit 对
}

func main() {
    // 定义一组测试用例
    cases := []uint32{
        0x1,          // 0...0001 -> 1000...0
        0x100,        // 0...0001_0000_0000 -> 0000_0000_1000...0
        0x1000,       // ...
        0x1000000,    // ...
        0x10000000,   // ...
        0x80000000,   // 1000...0 -> 0...0001
        0x89abcdef,   // 一个更复杂的例子
    }

    fmt.Println("32位二进制数反转示例：")
    for _, c := range cases {
        reversed := BitReverse32(c)
        // 使用 %08x 格式化输出，确保总是8位十六进制数，不足补零。
        fmt.Printf("原始值: %08x -> 反转后: %08x\n", c, reversed)
    }
}

32位二进制数反转示例：
原始值: 00000001 -> 反转后: 80000000
原始值: 00000100 -> 反转后: 00020000
原始值: 00001000 -> 反转后: 00080000
原始值: 01000000 -> 反转后: 00000080
原始值: 10000000 -> 反转后: 00000008
原始值: 80000000 -> 反转后: 00000001
原始值: 89abcdef -> 反转后: febc9a18