位運算技巧：x & 0x55555555 實現相鄰位交換詳解

代碼片段

int swap_bits(int x) {
    return ((x & 0x55555555) << 1) | ((x >> 1) & 0x55555555);
}

0x55555555 的二進制含義

0x55555555 = 0101 0101 0101 0101 0101 0101 0101 0101（32 位）
即：所有奇數位為 1，偶數位為 0（從最低位第 0 位開始計數）。

逐步拆解

1. (x & 0x55555555)：提取 x 的奇數位（第 1、3、5... 位），偶數位清零。
2. ((x & 0x55555555) << 1)：將提取的奇數位左移 1 位，移到偶數位位置。
3. (x >> 1)：將 x 右移 1 位，原偶數位移到奇數位位置。
4. ((x >> 1) & 0x55555555)：提取移位後的奇數位（即原偶數位）。
5. |：將兩部分合併，完成相鄰兩位交換（第 0↔1、2↔3、4↔5...）。

圖示說明

原始 x:        b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
掩碼 0x55:     0  1  0  1  0  1  0  1
x & 0x55:      0  b6 0  b4 0  b2 0  b0  → 左移 → b6 0 b4 0 b2 0 b0 0
x >> 1:        0  b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1
(x>>1)&0x55:   0  b7 0  b5 0  b3 0  b1
合併結果:      b6 b7 b4 b5 b2 b3 b0 b1  ← 每兩位交換

應用場景

• 位元反轉、奇偶校驗預處理
• 哈希函數、加密算法中的位擾動
• 嵌入式系統中緊湊數據結構的讀寫優化

擴展：交換任意相鄰 n 位

同理，掩碼可推廣：0x33333333（雙位交換）、0x0F0F0F0F（4 位交換）等，構成經典的「位反轉」算法基礎。