我如何测试所有位是否已设置或所有位都未设置？

Question

如何使用按位运算符测试整数的 n 个最低有效位是全部集合还是全部不集合。

例如 if n = 3 我只关心 3 个最低有效位，测试应该 return 0 和 7 为真，0 到 7 之间的所有其他值为假。

当然可以 if x = 0 or x = 7，但我更喜欢使用按位运算符。

如果可以调整该技术以考虑掩码定义的所有位，则加分。

澄清：

如果我想测试是否设置了第一位或第二位，我可以 if ((x & 1 != 0) && (x & 2 != 0))。但我可以做到 "more efficient" if ((x & 3) != 0).

我正试图找到这样的 "hack" 来回答问题 "Are all bits of x that match this mask all set or all unset?"

简单的方法是 if ((x & mask) == 0 || (x & mask) == mask)。我想找到一种在没有 || 的情况下在单个测试中执行此操作的方法运算符。

Answer 1

怎么样？

int mask = (1<<n)-1;
if ((x&mask)==mask || (x&mask)==0) { /*do whatever*/ }

唯一真正棘手的部分是掩码的计算。它基本上只是将 1 移到 0b0...0100...0 然后减去 1 使其成为 0b0...0011...1.

也许你可以澄清一下你想要测试什么？

Answer 2

Using bitwise operator how can I test if the n least significant bits of an integer are either all sets or all not sets.

要获得最后 n 个有效位的掩码，那就是

(1ULL << n) - 1

所以简单的测试是：

bool test_all_or_none(uint64_t val, uint64_t n)
{
    uint64_t mask = (1ULL << n) - 1;
    val &= mask;
    return val == mask || val == 0;
}

如果你想避免||，我们将不得不利用整数溢出。对于我们想要的情况，在 & 之后，val 是 0 或（假设 n == 8）0xff。所以 val - 1 是 0xffffffffffffffff 或 0xfe。失败原因是 1 到 0xfe，变成 0 到 0xfd。因此成功案例至少调用 0xfe，即 mask - 1:

bool test_all_or_none(uint64_t val, uint64_t n)
{
    uint64_t mask = (1ULL << n) - 1;
    val &= mask;
    return (val - 1) >= (mask - 1);
}

我们也可以通过加1而不是减1来测试，这可能是最好的解决方案（这里一旦我们在val上加一，val & mask应该变成0或者1 我们的成功案例）：

bool test_all_or_none(uint64_t val, uint64_t n)
{
    uint64_t mask = (1ULL << n) - 1;
    return ((val + 1) & mask) <= 1;
}

对于任意掩码，减法方法的工作原理与它适用于特定掩码情况的原因相同：0翻转为最大可能值:

bool test_all_or_none(uint64_t val, uint64_t mask)
{
    return ((val & mask) - 1) >= (mask - 1);
}

Answer 3

要测试是否所有都没有设置，您只需要屏蔽您想要的位，然后您只需要与零进行比较。

当您通过反转输入来定义相反的函数时，乐趣就开始了:)

//Test if the n least significant bits arent set:
char n_least_arent_set(unsigned int n, unsigned int value){
  unsigned int mask = pow(2, n) - 1; // e. g. 2^3 - 1 = b111
  int masked_value = value & mask;
  return masked_value == 0; // if all are zero, the mask operation returns a full-zero.      
}

//test if the n least significant bits are set:
char n_least_are_set(unsigned int n, unsigned int value){
  unsigned int rev_value = ~value;
  return n_least_arent_set(n, rev_value);    
}

Answer 4

这是您想在一个函数中执行的操作（未经测试，但您应该明白了）。 Returns 如果未设置最后 n 位则为 0，如果全部设置则为 1，否则为 -1。

int lastBitsSet(int num, int n){
    int mask = (1 << n) - 1; //n 1-s
    if (!(num & mask)) //we got all 0-s
        return 0;
    if (!(~num & mask)) //we got all 1-s
        return 1;
    else
        return -1;
}

我如何测试所有位是否已设置或所有位都未设置？

How can I test if all bits are set or all bits are not?

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