Henry Warren Jr.：hacker’s Delight@2002 (第1版 大字版)

這本名為《Hacker’s Delight》（中譯為《駭客的喜悅》）的著作，由 Henry S. Warren 撰寫，Addison Wesley 出版於 2002 年，其主要論點圍繞著一個核心概念：探索並匯集那些關於電腦整數與位元運算的高效率、巧妙且往往不為人知的程式設計技巧。書名中的「駭客」一詞，在此處回歸其原始意義，指的是那些熱衷於探索電腦深層工作原理、追求精巧程式碼並享受解決複雜技術難題的程式設計愛好者，而非一般大眾所理解的、從事電腦安全破壞活動的人士。這本書的目標讀者群非常明確，鎖定那些需要編寫高效能程式碼、開發編譯器、設計作業系統或函式庫的專業人士，以及所有對低階電腦算術和邏輯操作有濃厚興趣的程式設計師。

本書的核心內容是一系列針對整數（Integer）和位元字串（Bit String）操作的「小技巧」（small tricks）。這些技巧與傳統演算法書籍中探討的複雜資料結構或排序搜尋方法不同，它們專注於單一電腦字（word）或幾條指令層面的操作。書中詳盡解釋了如何以非顯而易見、但極其有效的方式來執行看似簡單的任務，例如：
1. 位元操作與重排： 如何關閉最右邊的 1 位元、隔離最右邊的 1 位元、計算一個字中的 1 位元數量（人口計數）、計算前導零或末尾零的數量、反轉位元或位元組的順序、洗牌（shuffle）位元、轉置位元矩陣，以及實現更一般的位元壓縮或重排操作。這些技巧往往利用了位元邏輯操作（AND, OR, XOR, NOT）與加減法的奇妙組合。
2. 整數算術技巧： 探討了整數加、減、乘、除的底層特性，特別是如何在固定的字長度下處理溢位偵測，以及如何針對特定常數進行乘法和除法，以避免耗時的通用乘法或除法指令。例如，書中提供了如何使用乘法和位移來實現對已知常數的除法，這在編譯器優化中是極為重要的技術。同時也涉及多字長度的算術操作。
3. 界限檢查與功率邊界： 如何有效地檢查一個整數是否落在某個範圍內，以及如何處理與 2 的冪相關的邊界問題，如向上或向下捨入到 2 的冪的倍數，或偵測跨越 2 的冪的邊界。
4. 基本數學函數的整數實現： 如何使用整數運算來實現一些基本數學函數，例如絕對值、符號函數、三值比較、整數平方根、整數立方根以及整數對數（特別是 log2 和 log10）。

本書的另一個主要論點在於其對效率的極度重視。在現代處理器架構中，分支指令（conditional branches）由於可能導致流水線中斷和預測失敗，通常比簡單的算術或邏輯指令耗時更多。因此，書中特別推崇並展示了大量的無分支程式碼（branch-free code）技巧。這些技巧通過巧妙的位元邏輯和算術組合，將條件判斷隱藏在指令的並行執行中，從而可能在支持指令級並行處理（instruction-level parallelism）的處理器上獲得顯著的效能提升。書中使用了簡化的 RISC 機器模型（Basic RISC 和 Full RISC）來分析不同技巧所需的指令條數和潛在的執行週期，幫助讀者理解這些低階優化對效能的影響。雖然這些模型是抽象的，但它們抓住了現代處理器設計的關鍵特徵，使得對演算法效率的討論更具普遍性。

此外，本書強調了這些技巧的實用性，它們是編譯器作者、作業庫開發者以及任何需要編寫高效能、低階程式碼的程式設計師的寶貴工具。書中的範例主要使用 C 語言編寫，因為 C 語言允許直接操作位元和記憶體，非常適合展示這些低階技巧。作者也提到，雖然許多技巧可以追溯到早期的電腦（如 IBM Stretch），但它們對於當代 RISC 處理器同樣重要，甚至因為流水線和並行執行等特性而更顯價值。

總結來說，《Hacker’s Delight》的核心論點是：透過對整數算術和位元邏輯操作的深入理解和巧妙運用，程式設計師可以編寫出遠超一般教學水平的高效率程式碼。這本書是一個充滿精巧技巧的寶庫，揭示了電腦算術和位元操作領域的「深層秘密」，對於任何渴望提升其程式設計技藝、深入理解電腦工作原理的程式設計師來說，都是一本極具價值的參考書。書中提供的技巧不僅實用，有些也因其數學上的優雅和意外性而具有啟發意義，體現了編寫精簡高效程式碼的樂趣所在。