[C/C++] GCC Built-in Functions

비트 연산과 관련하여 gcc 내부에 정의된 빌트인 함수들이 있다. 이를 사용하면 사용자가 직접 알고리즘을 구현해야 할 수고를 덜 수 있으며, 크면 단일 명령어 수준으로까지 코드가 줄어들기 때문에 코드 크기도 줄고 속도도 더 빨라진다.

1. __builtin_popcount(x)

x의 값을 이진수로 나타냈을 때, 1의 개수를 세는 빌트인 함수이다.

예)

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 5, b = 7;
	printf("%d\n", __builtin_popcount(a)); // 0b0101 : two
	printf("%d\n", __builtin_popcount(b)); // 0b0111 : three
	return 0;
}

출력 결과

> 2
  3

5와 7을 이진수로 나타내면 0101, 0111이며, 1이 각각 두 개, 세 개 들어있기 때문에 2와 3이 각각 출력된다.

(함수 이름이 왜 popcount지?)

2. __builtin_parity(x)

x의 패리티 비트를 구하는 빌트인 함수이다. x의 값을 이진수로 나타냈을 때, 1의 개수가 홀수이면 1, 짝수이면 0을 반환한다.

예)

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 5, b = 7;
	printf("%d\n", __builtin_parity(a)); // 0b0101 : two
	printf("%d\n", __builtin_parity(b)); // 0b0111 : three
	return 0;
}

출력 결과

> 0
  1

5와 7을 이진수로 나타내면 0101, 0111이며, 1이 각각 두 개, 세 개 들어있기 때문에 0과 1이 각각 출력된다.

3. __builtin_clz(x)

clz는 count leading zeros의 줄임말로, 이어지는 0의 개수를 세는 빌트인 함수이다. x의 값을 이진수로 나타냈을 때, MSB부터 오른쪽으로 이동하여 1이 나오기 직전까지의 0의 개수를 반환한다. (MSB 포함)

예)

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 5, b = 9; // 32bit signed integer type
	printf("%d\n", __builtin_clz(a)); // 00000000 00000000 00000000 00000101 : 29
	printf("%d\n", __builtin_clz(b)); // 00000000 00000000 00000000 00001001 : 28
	return 0;
}

출력 결과

> 29
  28

MSB를 포함하여 왼쪽에서 오른쪽으로 셌을 때 1이 나오기 직전까지의 0의 개수가 5는 29개, 9는 28개인 것을 볼 수 있다.

4. __builtin_ctz(x)

ctz는 count trailing zeros의 줄임말로, clz와 유사하나 LSB부터 왼쪽으로 이동하여 1이 나오기 직전까지의 0의 개수를 반환한다. (LSB 포함)

예)

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 16, b = 32; // 32bit signed integer type
	printf("%d\n", __builtin_ctz(a)); // 00000000 00000000 00000000 00010000 : 4
	printf("%d\n", __builtin_ctz(b)); // 00000000 00000000 00000000 00100000 : 5
	return 0;
}

출력 결과

> 4
  5

LSB를 포함하여 오른쪽에서 왼쪽으로 셌을 때 1이 나오기 직전까지의 0의 개수가 16은 4개, 32는 5개인 것을 볼 수 있다.

더 다양한 예제가 필요해보임.