如何使用 C++ 中的位操作从长变量中破译 4 个短变量？

Posted 2023-02-16

【中文标题】如何使用 C++ 中的位操作从长变量中破译 4 个短变量？

【英文标题】：How to decipher 4 short vars from a long var using bit manipulations in C++?

【发布时间】：2011-01-17 21:23:21

【问题描述】：

long wxyz; //(w = bits 0-8, x = bits 9-17 , y = bits 18-23, z =  bits 24-29)


short w;

short x;

short y;

short z;

w= wxyz & 0xFF800000;
x= wxyz & 0x007FC000;
y= wxyz & 0x00003F00;
z= wxyz & 0x000000FC;

这段代码正确吗？

谢谢

【问题讨论】：

一个可以“二进制”显示的计算器是你的朋友……那还有笔和纸 :P 但是，记住这只是一个面具。您需要将屏蔽位“移动”到正确的空间中。我更喜欢 shift 和 then mask，因为掩码更容易。此外，您根本不必担心符号扩展。

通常，位 0 表示最低有效位。您的公式使用位 0 作为最高有效位。如果这是预期的，那么您的公式似乎还可以。否则，您的位掩码不正确。是的，你必须移动提取的位。

请格式化您的代码。

【参考方案1】：

您需要将位向下移动。

w= (wxyz & 0xFF800000) >> 23;
x= (wxyz & 0x007FC000) >> 14;
y= (wxyz & 0x00003F00) >> 8;
z= (wxyz & 0x000000FC) >> 2;

【讨论】：

您的班次金额不正确。第一个应该是 23，第二个应该是 14，第三个应该是 8，第四个应该是 2。

@mbaitoff：你是对的。我误读了这个问题，只是假设他想平均分配这些位（每个 8 个）

他说 w 是 0-8 位，你有它作为 23-31 位。

@ThomasMcLeod：这取决于您如何标记这些位。我通常按​​照我在纸上阅读它们的顺序标记它们，首先是最重要的数字，并且 OP 尚未指定，但根据他的面具，我们可以猜测他给它们贴上相同的标签。

@ThomasMcLeod：LSB 就是 LSB。将其标记为 0、31 还是 32 完全是任意的。就像我说的，根据 OP 的面具，他清楚地将其标记为 31。我基于此回答。纠正他的问题，我正在回答他的预期问题。

【参考方案2】：

您应该执行以下操作以从 4 字节 int w = (wxyz & 0xFF000000) >> 24 中获取最高字节。首先应用位掩码，然后将位移动到最低字节。

或者你也可以换一种方式——移位，应用位掩码：

w = (wxyz >> 24) & 0xFF
x = (wxyz >> 16) & 0xFF
y = (wxyz >> 8) & 0xFF
z = wxyz & 0xFF

但是使用联合不是更容易吗？

【讨论】：

没有。联合不能用于位操作，因为标准没有说明如何打包联合的元素。任何基于联合的解决方案都将是编译器和 CPU 特定的。

用 0xFF 或 0xFFFF 获得 short 类型的 var 吗？

他定义的位片不都是8位的。

联合的问题不在于标准是否规定了元素的布局方式，而是联合的所有元素共享​​>相同的内存空间：union U int x, y; ;联合有两个字段，但都共享相同的内存，在这种情况下联合的大小将是sizeof(int)。您无法控制内存布局，这不是解决方案。您可能一直在考虑 bitfields，它可以让您将不同的位解释为不同的变量，但实际上标准并未指定。

【参考方案3】：

w =  wxyz & 0x000001ff;
x = (wxyz & 0x0003fe00) >> 9;
y = (wxyz & 0x00fc0000) >> 17;
z = (wxyz & 0x3f000000) >> 23;

编辑：需要将 long 转换为 short 以避免编译器警告：

w = (short) wxyz & 0x000001ff;
x = (short) ((wxyz & 0x0003fe00) >> 9);
y = (short) ((wxyz & 0x00fc0000) >> 17);
z = (short) ((wxyz & 0x3f000000) >> 23);

【讨论】：

嗯，OP请忽略这个回复。

实际上我认为这个答案也是正确的，因为位 0 到 8 是最低有效位。

当时写评论是错的，后来又被编辑了好几次。

【参考方案4】：

等等——0-8 位是什么意思？这通常意味着九个最低有效位，在这种情况下，您掌握了 int 的错误结尾。

【讨论】：

我认为你是对的，位 0 到 8 是最低有效位。但我想感谢所有的回复，我现在至少有两种方法来处理它，但是我必须使用正确的长尾。

【参考方案5】：

这是我更喜欢通过“寸动”来处理这个问题的方式。这在我的脑海中更有意义。此外，与掩码和移位不同，没有问题，>> 符号扩展（C/C++ 不是 Java 或 C# 的明确定义）。如问题所述，我假设 0 是 MSB（总共有 32 位，尽管长 可以 更多）。

long wxyz = ...; //(w = bits 0-8, x = bits 9-17 , y = bits 18-23, z =  bits 24-29)

wxyz >>= 2; // discard 30-31 (or, really, "least two insignificant")

z = wzyz & 0x3f; // easy to see this is "6 bits", no?
wzyz >>= 6; // throw them out

y = wzyz & 0x3f;
wzyz >>= 6;

x = wzyz & 0x1ff;
wzyz >>= 9;

w = wzyz & 0x1ff;
wzyz >>= 9; // for fun, but nothing consumes after

附：调整类型留给读者作为练习。

【讨论】：

你差了一英寸:) 最后一英寸应该与 0x1ff 相加并移动 9（为了好玩）。这是因为 0-8 的长度是 9。

@Michael Smith 绝对正确（问题已更新以反映）；-) 我还应该添加“有效性测试留给读者作为练习”。

【参考方案6】：

这是您可以使用的不同解决方案。

long wxyz;
short w, x, y, z;
char* buf = new char[sizeof(long)];
buf = (char*)long; // cast long as byte array
w = (short)buf[0]; // The way you sort depends on endianness
x = (short)buf[1];
y = (short)buf[2];
z = (short)buf[3];
delete[] buf;

【参考方案7】：

部分正确。如果您想要每个段的值，则必须将它们向右移动。

short w = (short)((wxyz & 0xFF800000) >> 23);
short x = (short)((wxyz & 0x007FC000) >> 14);
short y = (short)((wxyz & 0x00003F00) >> 8);
short z = (short)((wxyz & 0x000000FC) >> 2);

这些是正确的值。

【讨论】：

@Michael Smith：These are correct values. 不，他们不是。例如，z 将始终等于 0 mod 4，这肯定不在原始规范中。

@TonyK：编辑 z 分配以将右值移动 2。立场纠正。但是我得到了最正确的分数:)

@Michael Smith：不，你没有。位 0-8 是最低有效位，而不是最高有效位。不要沾沾自喜。

@TonyK：来吧，要有幽默感。这是一个开放思想的开放论坛。当然 0-8 是最不重要的，但只需回答问题是如何提出的。

@Michael Smith：了解自己的局限性。 “这些是正确的价值观”。 “但是我得到最正确的分数。”这不会对我大喊“敞开心扉”！