能够直通 CPU 的函数

在 Ziglings 的第 64 个练习中，我们掀开了 Zig 语言的引擎盖，通过 Builtins (内置函数) 直接与编译器和 CPU 对话。

普通的函数是定义在库里的，而内置函数（以 @ 开头）是直接“长”在语言里的。它们能做一些普通 Zig 代码做不到的事情，比如检查算术运算是否丢失了进位，或者让 CPU 执行特定的指令。

挑战：溢出与反转

任务包含两部分：

溢出数学：计算 $13 + 5$ 的真实结果（不考虑 4 bit 限制）。
位操作：使用内置函数将 11110000 的位序反转。

解决方案

这是完整的实现代码：

const print = @import("std").debug.print;

pub fn main() void {
    // === 任务 1: 溢出加法 ===
    // u4 范围是 0-15
    const a: u4 = 0b1101; // 13
    const b: u4 = 0b0101; // 5
    
    // @addWithOverflow 返回一个元组: { 结果, 溢出标志 }
    const my_result = @addWithOverflow(a, b);

    // 打印结果: 0010 (true)
    // 因为 13+5=18，二进制 10010。截断后是 0010 (2)，溢出位是 1。
    print("{b:0>4} + {b:0>4} = {b:0>4} ({s})", .{ 
        a, b, my_result[0], if (my_result[1] == 1) "true" else "false" 
    });

    // 我们的任务：计算无溢出的真实结果 (u8)
    // 13 + 5 = 18 -> 二进制 00010010
    const expected_result: u8 = 0b00010010;
    print(". Without overflow: {b:0>8}. ", .{expected_result});


    // === 任务 2: 位反转 ===
    print("Furthermore, ", .{});

    const input: u8 = 0b11110000;
    
    // 使用 @bitReverse 内置函数
    // 它会将二进制位像照镜子一样翻转
    const tupni: u8 = @bitReverse(input);
    
    // 输入: 11110000
    // 输出: 00001111
    print("{b:0>8} backwards is {b:0>8}.\n", .{ input, tupni });
}

核心知识点总结

1. `@addWithOverflow`

在实现大整数库（比如 RSA 加密或者区块链地址生成）时，我们需要手动处理加法产生的“进位”。Zig 暴露了这个 CPU 标志位，让我们能像汇编程序员一样精准控制数学运算，同时保持了高级语言的安全性。

2. `@bitReverse`

这看起来像是个简单的算法题，但在现代 CPU 上，这通常对应一条专门的硬件指令（如 ARM 的 RBIT）。使用内置函数而不是手写循环移位，可以让编译器生成最优化的机器码。

3. 内置函数生态

Zig 有超过 100 个内置函数，涵盖了：

数学运算：@sqrt, @sin, @popCount (统计 1 的个数)
类型反射：@TypeOf, @typeInfo (这是 Zig 泛型和元编程的基础)
内存操作：@memcpy, @memset
编译器控制：@compileLog, @compileError

后续预告：我们已经见识了 Zig 的强大特性。接下来的练习将深入探讨格式化打印 (Formatting)。除了简单的 {}，Zig 还支持控制对齐、精度、填充字符等，让你能像排版工一样控制输出。

Ziglings 笔记 64: 编译器的秘密武器 (Builtins)