为什么C没有二进制文字？

Posted 2021-04-28

我经常希望我可以在c中做这样的事情：

val1 &= 0b00001111; //clear high nibble
val2 |= 0b01000000; //set bit 7
val3 &= ~0b00010000; //clear bit 5

具有这种语法似乎是对C的非常有用的添加，没有我能想到的缺点，对于位纠缠相当普遍的低级语言来说，这似乎是很自然的事情。

编辑：我看到了其他一些不错的选择，但是当使用更复杂的蒙版时，它们都会崩溃。例如，如果reg是用于控制微控制器上I / O引脚的寄存器，并且我想同时将引脚2、3和7设置为高电平，那么我可以写reg = 0x46;，但是我不得不花10秒钟考虑一下（如果我在一两天不看之后，每次阅读这些代码，我可能都不得不花10秒的时间），或者我可以写reg = (1 << 1) | (1 << 2) | (1 << 6);，但就我个人而言，我认为这还不如只是写'reg = 0b01000110;'我可以同意，尽管它不能很好地扩展到超过8位或16位架构。并不是说我曾经需要制作32位掩码。

答案

根据Rationale for International Standard - Programming Languages C§6.4.4.1整数常量

由于缺乏先例和效用不足，拒绝添加二进制常量的提议。

它不在标准C中，但GCC支持它作为扩展名，以0b或0B为前缀：

 i = 0b101010;

请参见here以获取详细信息。

另一答案

这就是将hexadecimal推为...十六进制的原因。 “ ... 十六进制表示法的主要用途是对人类友好的表示形式，用于计算和数字电子设备中的二进制编码值...”。如下所示：

val1 |= 0xF;
val2 &= 0x40;
val3 |= ~0x10;

十六进制：

1. 一个十六进制数字可以表示一个半字节（4位或八进制的一半）。
2. 两个十六进制数字可以表示一个字节（8位）。
3. 当缩放到更大的蒙版时，十六进制要紧凑得多。

通过一些实践，在十六进制和二进制之间进行转换将变得更加自然。尝试手动写出转换，而不使用在线的bin / hex表示法转换器-几天之内它就会变得自然（结果更快）。

Aside：即使二进制文字不是C标准，但如果您使用GCC进行编译，也可以使用二进制文字，但它们应以'0b'或'0B'作为前缀。有关更多信息，请参见官方文档here。示例：

int b1 = 0b1001; // => 9
int b2 = 0B1001; // => 9

另一答案

您的所有示例都可以写得更清楚：

val1 &= (1 << 4) - 1; //clear high nibble
val2 |= (1 << 6); //set bit 6
val3 &=~(1 << 3); //clear bit 3

（（我采取了将评论固定为从零开始计数的自由，就像《自然》杂志所提出的。）

您的编译器将折叠这些常量，因此以这种方式编写它们不会影响性能。而且它们比0b...版本更容易阅读。

另一答案

我认为可读性是主要关注的问题。尽管级别很低，但是阅读和维护您的代码的是人，而不是机器。

您是否容易发现自己误输入了0b1000000000000000000000000000000(0x40000000)，而您的意思是0b10000000000000000000000000000000(0x80000000)？

另一答案

“例如，如果reg是控制微控制器上I / O引脚的寄存器，”

我不禁以为这是一个不好的例子。控制寄存器中的位具有特定功能（与连接到各个IO位的任何设备一样）。

在头文件中为位模式提供符号常量，而不是在代码中计算出二进制数，这将更为明智。将二进制转换为十六进制或八进制是微不足道的，要记住将01000110写入IO寄存器时不会发生什么，尤其是在没有数据手册或电路图的情况下。

然后，您不仅可以节省出10秒钟的时间来尝试执行二进制代码，而且还可以花费更长的时间来尝试执行二进制代码！

另一答案

二进制在设置控制器上的特定输出时最有用。我使用的骇客在技术上是非法的，但始终可以使用。如果您只需要打开一个LED，则冒犯了使用整个int甚至是char进行工作的所有敏感性。别忘了我们可能没有在谈论这些事情的最终复杂性。因此，对于结合组控制的个人清晰度，我使用位域：-

struct DEMAND
{
    unsigned int dOil   :   1; // oil on
    unsigned int dAir   :   1; // air on
    unsigned int dHeat  :   1; // heater on
    unsigned int dMtr1  :   1; // motor 1 on
    unsigned int dMtr2  :   1; // motor 2 on
    unsigned int dPad1  :   10;// spare demand o/p's
    unsigned int dRunCycle: 1; // GO !!!!
    unsigned int dPad2  :   15;// spare o/p's
    unsigned int dPowerOn:  1; // Power on
}DemandBF;

单独使用它们很容易解决，或者为了更彻底的控制，可以将它们视为未签名的int，而无视K＆R：-

void *bitfPt = &DemandBF;
unsigned int *GroupOuts = (unsigned int *)bitfPt;

DemandBF.dAir = 1;   // Clearly describes what's turning on
DemandBF.dPowerOn = 1;

*GroupOuts ^= 0x04; // toggle the heater

*GroupOuts = 0; // kill it all

它一直为我工作，它可能不是便携式的，但是究竟是谁移植了这样的东西呢？快去吧。

另一答案

以下内容仅限于8位，尽管应该直接扩展。虽然它不会产生C文字，但是会产生编译时间常数。

#define B_(X) B8_("00000000" #X)
#define B8_(X) B8__(X+sizeof(X)-9)
#define B8__(X) 
        (B___((X), 7) | B___((X), 6) | B___((X), 5) | B___((X), 4) | 
         B___((X), 3) | B___((X), 2) | B___((X), 1) | B___((X), 0))
#define B__(X, I) (((X)[7-(I)] - '0') << (I))

Try it online!

如果性能不是问题，则可以做一些简单的事情：

#define B_(x) strtoull(#x, 0, 2)