Question

我在C中编写一个简单的代码（仅使用逐位运算符），该指针采用指向无符号整数x的指针并翻转位于{n}位置n的位。整数的二进制表示法。该函数声明如下：

int flip_bit (unsigned * x, unsigned n);

假设n介于0和31之间。

在其中一个步骤中，我执行右移操作，但结果不是我所期望的。例如，如果我0x8000000 >> 30，我会得到0xfffffffe，结果分别为1000 0000 ... 0000和1111 1111 ... 1110二进制表示法。（预期结果为0000 0000 ... 0010）。

我不确定我犯错误的方式或地点。任何帮助，将不胜感激。感谢。

编辑1：下面是代码。

#include <stdio.h>
#define INTSIZE 31

void flip_bit(unsigned * x,
          unsigned n) {

int a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, p, q;
// save bits on the left of n and insert a zero at the end
a = * x >> n + 1;
b = a << 1;

// save bits on the right of n
c = * x << INTSIZE - (n - 1);
d = c >> INTSIZE - (n - 1);

// shift the bits to the left (back in their positions) 
// combine all bits
e = d << n;
f = b | e;

// Isolating the nth bit in its position
g = * x >> n;
h = g << INTSIZE;
// THIS LINE BELOW IS THE ONE CAUSING TROUBLE.
i = h >> INTSIZE - n;

// flipping all bits and removing the 1s surrounding 
// the nth bit (0 or 1)
j = ~i;
k = j >> n;
l = k << INTSIZE;
p = l >> INTSIZE - n;

// combining the value missing nth bit and 
// the one with the flipped one
q = f | p;
* x = q;
}

我在运行flip_bit(0x0000004e,0)时遇到异常行为。有关右移操作的行在其上方以大写形式发表评论。

这可能是一种较短的方法（不使用一千个变量），但这就是我现在所拥有的。

编辑2：问题在于我将变量声明为int（而不是unsigned）。然而，这是一个解决问题的可怕方法。 @old_timer建议返回*x ^ (1u << n)，这要好得多。

Answer 1

#include <stdio.h>
int main ( void )
{
    unsigned int x;
    int y;
    x=0x80000000;
    x>>=30;
    printf("0x%08X\n",x);
    y=0x80000000;
    y>>=30;
    printf("0x%08X\n",y);
    return(0);
}

gcc on mint

0x00000002
0xFFFFFFFE

或者这个

#include <stdio.h>
int main ( void )
{
    unsigned int x;
    x=0x12345678;
    x^=1<<30;
    printf("0x%08X\n",x);
}

输出

0x52345678

Answer 2

这里的问题是您正在对已签名的int执行右移。

来自C standard的第6.5.7节：

5 E1的结果＆gt;＆gt; E2是E1右移E2位位置。如果E1具有无符号类型，或者E1具有有符号类型和非负数值，结果的值是商的整数部分 E1 / 2 ^E2。 如果E1有签名类型和负值，则结果值是实现定义的。

大胆的部分就是你的情况。每个中间变量都是int类型。假设您的系统对负数使用2的补码表示，则设置为高位的任何int值都将被解释为负值。

在这种情况下，您将看到的最常见的实现定义的行为行为（实际上这是gcc和MSVC都这样做）是如果在有符号值上设置了高位那么1将在右移中移入。这保留了值的符号并使x＆gt;＆gt;对于所有有符号和无符号值，n等于x / 2 ⁿ。

您可以通过将所有中间变量更改为unsigned来解决此问题。这样，它们匹配*x的类型，你就不会向左推送1。

至于你翻转的方法，有一个更简单的方法。您可以使用^运算符，它是按位异或运算符。

来自C标准的第6.5.11节：

4 ^运算符的结果是位的异或（XOR）操作数（即，当且仅当如果，则设置结果中的每个位恰好是转换后的操作数中的一个相应位设定）。

例如：

  0010      1000
^ 1100    ^ 1101
------    ------
  1110      0101

请注意，您可以使用它来创建位掩码，然后使用该位掩码翻转另一个操作数中的位。

因此，如果您要翻转位n，请取值1，左移n将该位移动到所需位置，然后将该值与目标值进行异或，以翻转该位：

void flip_bit(unsigned * x, unsigned n) {
    return *x = *x ^ (1u << n);
}

在这种情况下你也可以使用^=运算符，它将左边的右操作数进行异或，并将结果分配到左边：

return *x ^= (1u << n);

还要注意整数常量的u后缀。这导致常量的类型为unsigned，这有助于避免您遇到的实现定义的行为。

Answer 3

我会这样做

*x^=1<<n;

使用shift-right按位运算符

3 个答案: