在 C# 中通过位掩码存储多个值

Question

我正在尝试通过位掩码将四个独立的 5 位值 (0-31) 存储在 32 位 int 中，但无法正确设置值并从掩码 int 中获取各个值用于存储。

谁能帮我解决这个问题？

编辑：

抱歉外部 link - 这里有一些 JavaScript 展示了我正在努力实现的目标（但在位掩码而不是十进制代数中）：

var s = 0;

var v = [31, 6, 23, 31];

//save values
s = v[0] + (v[1] * 32) + (v[2] * 1024) + (v[3] * 32768);

console.log(s);

//retrieve values
v[3] = parseInt(s / 32768);
v[2] = parseInt((s - (v[3] * 32768)) / 1024);
v[1] = parseInt((s - ((v[3] * 32768) + (v[2] * 1024))) / 32);
v[0] = parseInt(s - ((v[3] * 32768)+ (v[2] * 1024) + (v[1] * 32)));

console.log(v);

//modify values [1] and [2]
s = s - (v[1] * 32) + (9 * 32);
s = s - (v[2] * 1024) + (17 * 1024);

console.log(s);

//retrieve values
v[3] = parseInt(s / 32768);
v[2] = parseInt((s - (v[3] * 32768)) / 1024);
v[1] = parseInt((s - ((v[3] * 32768) + (v[2] * 1024))) / 32);
v[0] = parseInt(s - ((v[3] * 32768)+ (v[2] * 1024) + (v[1] * 32)));

console.log(v);

输出：

1039583
[31, 6, 23, 31]
1033535
[31, 9, 17, 31]

编辑：

多亏了 Peter Duniho，我才能够使用内置的掩码制作这些，以在 32 位整数中保存 6 个 5 位值的一些操作：

uint Get_5_In_32(uint storage, int index)
{
    switch (index)
    {
        case 0:
            return (storage & 0x0000001F);
        case 1:
            return (storage & 0x000003E0) >> 5;
        case 2:
            return (storage & 0x00007C00) >> 10;
        case 3:
            return (storage & 0x000F8000) >> 15;
        case 4:
            return (storage & 0x01F00000) >> 20;
        case 5:
            return (storage & 0x3E000000) >> 25;
        default:
            return (0);
    }
}
uint Set_5_In_32(uint storage, uint value, int index)
{
    if (value > 31) {  value = 31; }
    switch (index)
    {
        case 0:
            return (storage & 0xFFFFFFE0) | value;
        case 1:
            return (storage & 0xFFFFFC1F) | (value << 5);
        case 2:
            return (storage & 0xFFFF83FF) | (value << 10);
        case 3:
            return (storage & 0xFFF07FFF) | (value << 15);
        case 4:
            return (storage & 0xFE0FFFFF) | (value << 20);
        case 5:
            return (storage & 0xC1FFFFFF) | (value << 25);
        default:
            return (0);
    }
}

以及用于更少分配的 Set 函数的 byref 版本：

void Set_5_In_32(ref uint storage, uint value, int index)
{
    if (value > 31) {  value = 31; }
    switch (index)
    {
        case 0:
            storage &= 0xFFFFFFE0;
            storage |= value;
            break;
        case 1:
            storage &= 0xFFFFFC1F;
            storage |= (value << 5);
            break;
        case 2:
            storage &= 0xFFFF83FF;
            storage |= (value << 10);
            break;
        case 3:
            storage &= 0xFFF07FFF;
            storage |= (value << 15);
            break;
        case 4:
            storage &= 0xFE0FFFFF;
            storage |= (value << 20);
            break;
        case 5:
            storage &= 0xC1FFFFFF;
            storage |= (value << 25);
            break;
    }
}

Answer 1

没有更具体的问题，特别是你展示了到目前为止的代码并解释了你遇到的问题特别是在让它工作方面，它是很难确切知道最佳答案是什么。

也就是说，这里有几个示例方法可能会让您指明正确的方向：

// Stores the given value in storage at the given index
int Set(int storage, int value, int index)
{
    int shiftCount = index * 5,
        mask = 0x1f << shiftCount;

    return (storage & ~mask) | (value << shiftCount);
}

// Retrieves the value stored in storage at the given index
int Get(int storage, int index)
{
    int shiftCount = index * 5,
        mask = 0x1f << shiftCount;

    return (storage & mask) >> shiftCount;
}

上面的 Set() 方法获取 storage 中的当前值，清除要存储五位值的位范围内的所有位，然后使用 | 运算符存储该五位值，首先将该值的位移动到正确的位置。

Get()方法执行反向操作。它屏蔽（清除）存储值的位范围内的所有 not 位，然后将存储的位向下移动到 [= 的最低有效五位16=] 在返回结果之前。

备注：

以上内容针对您所述的问题。它可以很容易地通过封装在 class 中进行推广，其中可以在初始化时配置位计数，并且掩码是基于该位计数而不是硬编码生成的。
上面的代码没有错误检查。在生产代码版本中，最好验证传递给 Set() 方法的 value 实际上是否适合五位（即小于 0x20）。

编辑：

这是一个简单的控制台程序，它使用您的示例数据演示了上面的用法：

static void Main(string[] args)
{
    int[] array = { 31, 6, 23, 31 };
    int storage = 0;

    storage = ArrayToStorage(array, storage);

    Console.WriteLine(storage);
    LogArray(array);

    storage = Set(storage, 9, 1);
    storage = Set(storage, 17, 2);

    StorageToArray(array, storage);

    Console.WriteLine(storage);
    LogArray(array);
}

static int ArrayToStorage(int[] array, int storage)
{
    for (int i = 0; i < array.Length; i++)
    {
        storage = Set(storage, array[i], i);
    }

    return storage;
}

static void StorageToArray(int[] array, int storage)
{
    for (int i = 0; i < array.Length; i++)
    {
        array[i] = Get(storage, i);
    }
}

static void LogArray(int[] array)
{
    Console.WriteLine("[" + string.Join(", ", array) + "]");
}

// Stores the given value in storage at the given index
static int Set(int storage, int value, int index)
{
    int shiftCount = index * 5,
        mask = 0x1f << shiftCount;

    return (storage & ~mask) | (value << shiftCount);
}

// Retrieves the value stored in storage at the given index
static int Get(int storage, int index)
{
    int shiftCount = index * 5,
        mask = 0x1f << shiftCount;

    return (storage & mask) >> shiftCount;
}

在 C# 中通过位掩码存储多个值

Storing multiple values via bitmask in c#

c#

bitmask

bit-masks