c - 如何编写一个恒定时间函数以将最高有效位复制到所有位

Question

我想用 C 语言编写一个函数，它获取 uint8_t 的 MSB，如果已设置，则返回 0xFF，否则返回 0x00 。简而言之，它返回一个整数，其中所有位都设置为与 MSB 相同的值。

但我想以完全恒定的时间方式进行，没有分支，没有数组偏移量，只有数学运算，保证始终接触相同数量的位数。理想情况下，没有任何未定义的行为。如何做到这一点？

Answer 1

怎么样:

#define uint8_msb_to_all_bits(x) (0xFF * ((x) >> 7))

甚至更好:

#define uint8_msb_to_all_bits(x) (-((x) >> 7))

这两者的工作方式是，如果 x 是一个 8 位无符号整数，那么 x >> 7 是 1 如果 x 的 MSB 已设置，否则为 0。剩下的就是将 1 映射到 0xFF，这可以通过乘法来完成，或者在这种特殊情况下，只需将数字取反即可。

(是的，negating an unsigned number is well defined in C。)