本文介绍如何通过纯位运算在常数时间内将一个8位字节中每2位为一组的比特块进行逆序排列（如将 10011011 → 11100110），避免分支、查表或临时变量，适用于嵌入式、密码学及高性能数据序列化场景。
本文介绍如何通过纯位运算在常数时间内将一个8位字节中每2位为一组的比特块进行逆序排列（如将 `10011011` → `11100110`），避免分支、查表或临时变量，适用于嵌入式、密码学及高性能数据序列化场景。
在底层系统编程与硬件协议处理中，常需对字节内部的比特分组进行重排——例如将 8 位数据按 2-bit 小组（共 4 组）进行整体逆序：原始顺序为 [b7b6][b5b4][b3b2][b1b0]，目标变为 [b1b0][b3b2][b5b4][b7b6]。该操作不同于字节序（endianness）或位序（bit-order）翻转，而是固定粒度的分组逆序，典型用例包括某些编码协议（如部分 Base4 变种）、FPGA 接口对齐及轻量级混淆变换。
最高效的方式是使用 4 次位掩码（bitmask）+ 位移（shift）+ 按位或（OR） 的组合，在单条表达式中完成，时间复杂度 O(1)，无分支、无循环、无内存访问：
// Go 示例：对 uint8 执行 2-bit 组逆序
func reverse2BitGroups(b uint8) uint8 {
return ((b & 0x03) << 6) | // [b1b0] → 高两位 → 左移6位 → [b1b0 000000]
((b & 0x0C) << 2) | // [b3b2] → 中高两位 → 左移2位 → [00 b3b2 0000]
((b & 0x30) >> 2) | // [b5b4] → 中低两位 → 右移2位 → [0000 b5b4 00]
((b & 0xC0) >> 6) // [b7b6] → 低两位 → 右移6位 → [000000 b7b6]
}对应 Java / C / Rust 等语言只需调整类型（如 int 或 u8），掩码与位移逻辑完全一致：
// Java 示例（输入为 0x9B，即二进制 10011011）
int x = 0x9B;
int reversed = ((x & 0x03) << 6) |
((x & 0x0C) << 2) |
((x & 0x30) >> 2) |
((x & 0xC0) >> 6);
// 结果为 0xE6 → 二进制 11100110 ✅掩码解析说明（以 8 位索引 b7…b0）：
- 0x03 = 00000011 → 提取 b1b0
- 0x0C = 00001100 → 提取 b3b2
- 0x30 = 00110000 → 提取 b5b4
- 0xC0 = 11000000 → 提取 b7b6
每组提取后移至目标位置，再通过 | 合并，全程无依赖、可被现代编译器优化为 4–6 条 CPU 位指令（如 AND, SHL, SHR, OR），远快于拆解为整数数组再拼接的方案。
⚠️ 注意事项：
- 此方法严格适用于 8 位输入 + 2-bit 分组 场景；若分组大小或总位宽变化（如 3-bit × 5 组），需重新设计掩码与位移量；
- 对于高频调用且输入空间有限（如仅 256 种可能值），可考虑 256 字节查表法（table[byte]），虽占 256B 内存，但实现为单次内存读取，理论延迟更低；
- 在带符号整数类型（如 Java int）中，右移请确保使用无符号右移（Java 中为 >>>），避免符号位扩展污染结果；Go/Rust 中 u8 类型天然安全。
总结：该位运算方案以极简、确定性、零抽象开销的方式解决了特定粒度的比特重排问题，是“用硬件思维写软件”的典型实践——当性能敏感且模式固定时，手工位操作仍是不可替代的利器。
