Question

编写一个名为bitpat_get()的函数来提取指定的一组位。它有三个参数：第一个是unsigned int，第二个是整数起始位数，第三个是位数。使用位编号从最左边的位0开始的约定，从第一个参数中提取指定的位数并返回结果。所以电话

bitpat_get(x, 0, 3)

从中提取最左边的三个位。电话

bitpat_get(x, 3, 5)

从左边的第四位开始提取五位。

我并不是真的知道作者通过提取比特意味着什么，所以我几乎可以肯定我的代码是错误的，无论它返回什么都不是预期的返回值。但是，无论如何我都会发布它：

#include <stdio.h>

unsigned int bitpat_get(unsigned int from, int start, int n);

int main(void)
{
    unsigned int x = 0xe1f4;

    printf("%x\n", bitpat_get(x, 0, 3));
    printf("%x\n", bitpat_get(x, 3, 5));
}

unsigned int bitpat_get(unsigned int from, int start, int n)
{
    unsigned int result = from;
    int bits;

    for (bits = 0; (from >> bits) != 0; ++bits)
        continue;

    unsigned int mask = (((1U << n) - 1) << (bits - n - start));

    result = from ^ mask;

    return result;
}

输出：

1f4
fef4

Answer 1

我真的不知道作者提取位的意思。

让我们先解决这个问题。假设您有一个16位无符号整数，位位置为：

                     1 1 1 1 1 1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|a|b|c|d|e|f|g|h|i|j|k|l|m|n|o|p|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

因此表达式bitpat_get(x, 0, 3)应该给出从偏移零开始的三位，或abc。同样，bitpat_get(x, 3, 5)会给出偏移量为3的五位，或defgh。

这应该足以理解你需要做什么。

就您做所需的内容而言，这是一个两步操作。第一个是实际将位移到^（a），以便你需要的位于最右边的位置。这取决于三条信息：

unsigned int;
要提取的偏移量;和
您要提取的位数。

转移距离为bitWidth - offset - bitsNeeded。对于你的第一种情况，那将是16 - 0 - 3 = 13，你可以看到将位向右移动十三将把所需的位放在最右边的部分：

                     1 1 1 1 1 1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|a|b|c|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

对于您的第二种情况，按16 - 3 - 5 = 8右移可为您提供：

                     1 1 1 1 1 1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|a|b|c|d|e|f|g|h|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

第二步是屏蔽左边你实际上不需要的位。我们会先做第二个案例，因为它有实际效果。

掩码基本上是右边的一系列一位，可以通过从零开始获得， left 在一位中为您需要的每个位移位。对于我们需要五位的情况，序列将是二进制0，1，11，111，1111和11111 。按位和按下该值将给出：

                     1 1 1 1 1 1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|a|b|c|d|e|f|g|h| <- value
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|1|1|1|1|1| <- "and" with
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|d|e|f|g|h| <- gives
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

对于我们需要三位的第一种情况，掩码将是二进制111，因此对原始值没有影响，因为所有最左边的位已经为零。

请注意，您不需要在循环中执行此操作，因为正如您的代码所示，您可以使用单个表达式2ⁿ - 1计算它：

unsigned mask = (1U << n) - 1U;

就您发布的代码而言，我发现了一些问题。

首先，我认为您的for..continue部分旨在根据您以后使用的值找出unsigned int的位宽。但是，您根据传入的值计算它，这是不正确的。你应该基于它的是一个位模式，其中最左边的位是一个。

换句话说，如果传入的值为3（二进制11），请考虑当前循环将执行的操作 - 位宽将计算为2，因为您最终会得到零值仅仅两班后。因此，更好的方法是：

unsigned testVal = ~0U; // all one bits
for (bits = 0; testVal != 0; ++bits, testVal = testVal >> 1)
    ;

其次是你的面具计算。您的代码设置为就地提取位，这意味着您只需将所有其他位设置为零。最好将它们移到右侧进行提取^（a）。

第三，您应该知道^是 xor 操作，如果您使用所有位的掩码，将反转位而不是按原样提取它们。您正在寻找的运营商是&。

举例来说，使用带bitpat_get(21, 11, 5)的xor运算符会给出：

                     1 1 1 1 1 1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|1|0|1|0|1| <- value (21)
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|1|1|1|1|1| <- "xor" with
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|1|0|1|0| <- `01010` (10): NOT the correct `10101`
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

说了这么多，我就把这个函数写成：

unsigned bitpat_get(unsigned from, unsigned start, unsigned count) {
    // Only need calculate this once, first time it's called.

    static unsigned bitWidth = 0;
    if (bitWidth == 0) {
        unsigned testVal = ~0U;
        while (testVal != 0) {
            bitWidth++;
            testVal = testVal >> 1;
        }
    }

    // Get the value you need to shift by.

    unsigned shiftCount = bitWidth - start - count;

    // Use this line if in-place bits needed.
    // unsigned mask = ((1U << count) - 1U) << shiftCount;

    // Or use these two lines if you need it on the right.
    from = from >> shiftCount;
    unsigned mask = (1U << count) - 1U;

    // Mask and return the bits.

    unsigned result = from & mask;

    return result;
}

唯一棘手的问题是使用静态bitWidth所以它只需要计算一次。这只是一个优化，可以在后续调用中加快速度。如果您不想这样（例如，如果您对这些概念不满意，或者可能第一次从多个线程同时调用此函数，导致数据竞争），只需将其替换为：

unsigned bitWidth = 0;
unsigned testVal = ~0U;
while (testVal != 0) {
    bitWidth++;
    testVal = testVal >> 1;
}

^（a）这是基于经验。你可能想要它们可能但是，在我漫长的（偶尔）辉煌的职业生涯中，我总是发现将它们放在转移的部分更有用。例如，如果位11-13是某种类型的整数值，则将它们移动到最右边的位实际上给出值0..7而不是集{0, 4, 8, ..., 28}中的值。 1}}。

那可能不是这样，所以我提供的代码涵盖了两种情况，如果你只是注释掉备用案例。

从unsigned int中提取位的函数

1 个答案: