16 位整數位元反轉演算法：逐位交換法實現與測試驗證

演算法目標

將 16 位無號整數的位元順序完全反轉：bit 15 ↔ bit 0、bit 14 ↔ bit 1、...、bit 8 ↔ bit 7。

核心函式實作

unsigned short SwapBit16(unsigned short Data) {
    int i;
    unsigned short Dest = 0;

    for (i = 0; i < 8; ++i) {
        // 取出第 i 位，移至第 (15-i) 位
        unsigned short low_to_high  = ((Data & (1 << i)) ? 1 : 0) << (15 - i);
        // 取出第 (15-i) 位，移至第 i 位
        unsigned short high_to_low  = ((Data & (1 << (15 - i))) ? 1 : 0) << i;
        // 合併到結果
        Dest |= (low_to_high + high_to_low);
    }
    return Dest;
}

逐步執行邏輯解析（以 Data = 45918 = 0xB35E 為例）

二進位：1011 0011 0101 1110
反轉後：0111 1010 1100 1101 = 0x7ACD

迴圈 i=0..7，每次處理一對對稱位元：

• low_to_high：將低半部第 i 位搬移到高半部對稱位置。
• high_to_low：將高半部第 (15-i) 位搬移到低半部對稱位置。
• 兩者無重疊位元，直接相加等同 | 運算，累積到 Dest。

測試程式與輸出

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int i;
    unsigned short Data = 45918;  // 0xB35E
    unsigned short Dest = 0;

    for (i = 0; i < 8; ++i) {
        unsigned short part1 = ((Data & (1 << i)) ? 1 : 0) << (15 - i);
        unsigned short part2 = ((Data & (1 << (15 - i))) ? 1 : 0) << i;
        unsigned short combined = part1 + part2;
        Dest |= combined;
        printf("Date1=0x%04X Date2=0x%04X Combined=0x%04X\n", part1, part2, combined);
    }
    printf("Result: 0x%04X\n", Dest);  // 輸出 0x7ACD
    return 0;
}

輸出詳解（節錄）

Date1=0x0000 Date2=0x0001 Combined=0x0001   // i=0: bit0→bit15, bit15→bit0
Date1=0x4000 Date2=0x0000 Combined=0x4000   // i=1: bit1→bit14, bit14→bit1
Date1=0x2000 Date2=0x0004 Combined=0x2004   // i=2: bit2→bit13, bit13→bit2
...
Result: 0x7ACD

優化方向

1. 查表法：預計算 256 個 byte 反轉值，兩次查表 + 移位合成，O(1) 且極快。
2. SWAR (SIMD Within A Register)：利用並行位元運算分階段反轉（如 x = ((x & 0x5555) << 1) | ((x & 0xAAAA) >> 1) ...），無分支、指令級並行。
3. 硬體指令：部分架構提供位元反轉指令（ARM RBIT, x86 BMI2 ROR 組合）。

適用場景

• 網路協定大小端轉換（位元級）。
• CRC 校驗、加密演算法中的位元置換。
• 嵌入式系統無硬體位元反轉指令時的軟體實現。