c语言：取绝对值

假设我们有一个 long 类型的变量 l，我们希望恢复其绝对值。以下是两种方法的对比：

方法1：使用条件语句

这个很好理解，负数时取负运算 ，用于数值的符号反转。

long abs_value(long l) {
    if (l < 0) {
        return -l;
    } else {
        return l;
    }
}

方法2：使用位操作

long abs_value(long l) {
    long s = l >> 63;  // 获取符号位
    l = (l + s) ^ s;   // 恢复绝对值
    return l;
}

l为正数时，s=0； (l+s)^s = l^0=l;对于任何整数与 0 进行按位异或操作的结果总是 其本身。

l为负数时，s=-1,即0xffff ffff ffff ffff；

这是因为long l的最高位为符号位，负数的最高位为1；右移操作会将变量的二进制表示向右移动指定的位数，空出的位数会用符号位的值来填充，l>>63,左侧空位全补1就得到0xffff ffff ffff ffff，该值对应-1。

在计算机中，负数以补码的形式表示。对于一个负数 x，其补码表示为：

1. 取反（按位取反）。

2. 加1。

s=-1时， (l+s)^s = (l-1)^0xffff ffff ffff ffff 正好是负数取补码的逆过程，所以相当于获取了负数的绝对值。

方法2的优势：

1. 避免条件分支

使用条件语句（如 if 语句）会导致代码中出现分支。在现代处理器中，分支预测失败可能会导致性能下降。通过使用位操作，可以避免条件分支，从而提高代码的执行效率。

2. 提高性能

位操作通常比条件分支更快，因为它们直接在寄存器级别进行操作，而不需要进行复杂的控制流判断。这在性能敏感的应用中尤其重要。

3. 减少代码复杂性

虽然位操作可能看起来有些复杂，但它们实际上可以减少代码的复杂性，特别是在处理整数操作时。位操作通常更简洁，且不需要额外的变量或复杂的逻辑。

但是实际测试时，还是方法1的性能更高一些：

xxx@:~/test/c-func$ ./a.out
Time taken by abs_value_if: 4.517215 seconds
Time taken by abs_value_bit: 4.865139 seconds