在位流中设置位

Question

我在处理遗留代码时遇到了以下 C 函数，我对代码的组织方式感到非常困惑。我可以看到该函数正在尝试在位流中的给定位置设置位，但我无法理解单个语句和表达式。有人能解释一下为什么开发人员在这里和那里使用除以 8 (/8) 和取模 8 (%8) 表达式吗？有没有一种简单的方法可以在 c 中读取这些类型的位操作函数？

static void setBits(U8 *input, U16 *bPos, U8 len, U8 val)
{
  U16 pos;
  if (bPos==0)
  {
    pos=0;
  }
  else
  {
    pos = *bPos;
    *bPos += len;
  }
  input[pos/8] = (input[pos/8]&(0xFF-((0xFF>>(pos%8))&(0xFF<<(pos%8+len>=8?0:8-(pos+len)%8)))))
                |((((0xFF>>(8-len)) & val)<<(8-len))>>(pos%8));
  if ((pos/8 == (pos+len)/8)|(!((pos+len)%8)))
    return;
  input[(pos+len)/8] = (input[(pos+len)/8]
                        &(0xFF-(0xFF<<(8-(pos+len)%8))))
                       |((0xFF>>(8-len)) & val)<<(8-(pos+len)%8);
}

Answer 1

please explain why the developer used divison by 8 (/8) and modulus 8 (%8) expressions here and there

首先，请注意字节的各个位编号为 0 到 7，其中第 0 位是最低位。一个字节有 8 位，因此 "magic number" 8.

一般来说：如果您有任何原始数据，它由 n 字节组成，因此始终可以被视为字节数组 uint8_t data[n]。要访问该字节数组中的位 x，您可以这样做：

给定 x = 17，然后在字节号 17/8 = 2 中找到位 x。请注意，整数除法 "floors" 得到的值不是 2.125，而是 2。

整数除法的余数给出了该字节中的位位置，17%8 = 1。

所以位号 17 位于字节 2 的位 1。data[2] 给出了字节。

为了从 C 中的一个字节中屏蔽掉一个位，使用了按位与运算符 &。为了使用它，需要一个位掩码。这样的位掩码最好通过将值 1 移动所需的位数来获得。位掩码可能最清楚地用十六进制表示，一个字节的可能位掩码将是 (1<<0) == 0x01 、 (1<<1) == 0x02、(1<<3) == 0x04、(1<<4) == 0x08 等等。

在这种情况下 (1<<1) == 0x02。

C代码：

uint8_t data[n];
...
size_t  byte_index = x / 8;
size_t  bit_index  = x % 8;
bool    is_bit_set;

is_bit_set = ( data[byte_index] & (1<<bit_index) ) != 0;

在位流中设置位

Setting bits in a bit stream

c

bit-manipulation

bitstream