用O(1)时间复杂度实现bitset()函数

gcc有一个高效的位操作指令__builtin_ctz，它可以O(1)的时间代价获取8字节整数低位连续0的个数，比如：
__builtin_ctz(1）= 0, (1)
__builtin_ctz(2) = 1, (10)
__builtin_ctz(4) = 2, (100)
__builtin_ctz(6) = 1, (110)

请基于该指令实现一个高效的bitset，该bitset最大支持512位，这里需要实现两个函数：

1. void set_bit(int index); 将指定bit位置1
2. int find_first(int from); 从右往左，即返回低from位开始的第一个非0位的索引

答案：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

// 定义 bitset 结构
typedef struct
{
  unsigned long long bits[8];
}BitSet;

void printBitSet(BitSet* bs)
{
	for(int i = 7; i >= 0; --i)
	{
		printf("%llu ", bs->bits[i]);
	}
	printf("\n");
}

void set_bit(BitSet* bs, int index)
{
  if(index < 512)
  {
    bs->bits[index / 64] |= 1ULL << (index % 64);
  }
}

int find_first(BitSet* bs, int from)
{
    for(int i = from / 64; i < 8; ++i)
    {
        // 生成一个低 (from % 64) 位均为0的掩码
        unsigned long long mask = (~(1ULL << (from % 64)) - 1);
   	    if(i != from / 64)
	    {//掩码只在首次循环时需要
	  	    mask = ~0;
	    }
        if((bs->bits[i] & mask) != 0)
        {
		    return i * 64 + __builtin_ctz(bs->bits[i] & mask);
        }
    }

     return -1;//没有
}

int main() {
    BitSet bs = {{0}};  // 初始化为全0
    set_bit(&bs, 0);
    printBitSet(&bs);
	
	set_bit(&bs, 64);
    printBitSet(&bs);

    int first = find_first(&bs, 0);
    printf("First non-zero bit: %d\n", first);

	first = find_first(&bs, 1);
    printf("First non-zero bit: %d\n", first);
    return 0;
}

输出结果是：

0 0 0 0 0 0 0 1 
0 0 0 0 0 0 1 1 
First non-zero bit: 0
First non-zero bit: 64

注：1ULL 的含义是将整数1显式地标记为 64 位的无符号 long long 类型。这样做是为了确保该整数字面量被作为 64 位无符号整数来处理。
类似的写法还有：

1UL // 无符号 long 类型
1U // 无符号 int 类型
1L // long 类型

这些写法可以用于显式指定整数字面量的数据类型，以确保在进行表达式计算时使用指定的数据类型。