C 中的按位运算和掩码

Question

所以我在尝试通过掩码隔离一定数量的位时遇到了问题。本质上我有一定数量的位我想从单个字节（所以 8 位）中屏蔽（我们称之为偏移量）。有 2 种口罩我需要帮助：

第一个：假设偏移量 = 4，我有一个二进制字节 1110 0001。我想屏蔽大小偏移量的 last 位，这样我就可以得到一个最终的1110 0000 字节（因此屏蔽最后 4 位）。

第二个：假设偏移量为 3，我有一个字节为二进制 1011 0010。我现在想屏蔽 first 几位大小偏移量，以便我有一个0001 0010 的最后一个字节。

我已经粘贴了到目前为止的代码。目前它不适用于我要创建的第一个掩码，因为它掩码了前几位而不是最后一位。我不确定我是否正确创建了面具。

uint8_t mask = (1 << offset) - 1;
byte = (byte & mask);

Answer 1

为了屏蔽低 offset 位，您对 mask 的计算是正确的，但表达式不是。应该是：

byte = (byte & ~mask);

或者简单地说：

byte &= ~mask;

要根据 (1 << offset) - 1 的偏移量计算掩码，您应该注意偏移量必须小于 1 类型中的位数。 1 是一个 int，如果表示 offset < 32，那么您不能以这种方式计算 32 位字段的掩码。

此外，即使31也会出现问题，因为(1 << 31)超出了类型int的范围。为了避免这种情况，你应该写 (1U << offset) - 1 并且你必须先测试是否 offset < 32.

适用于从 1 到 32 的 offset 值的更好替代方案是：

unsigned mask = ~0U >> (sizeof(unsigned) * CHAR_BIT - offset);
bits &= ~mask;

或使用相反的掩码更简单：

bits &= ~0U << offset;

这里是获取、清除和设置 unsigned int 中位域的宏：

#define GET_MASK(width)               (~0U >> (sizeof(unsigned) * CHAR_BIT - (width)))
#define GET_FIELD(x, pos, width)      (((x) >> (pos)) & GET_MASK(x, width))
#define CLEAR_FIELD(x, pos, width)    (((x) &= ~(GET_MASK(x, width) << (pos)))
#define SET_FIELD(x, pos, width, val) ((x) = ((x) & ~(GET_MASK(x, width) << (pos))) | ((val) << (pos)))

C 中的按位运算和掩码

Bitwise operations and masking in C

c

byte

bit-manipulation

bit