C 从无符号整数中提取位的函数

编写一个名为

bitpat\u get（）

的函数来提取指定的位集。让它接受三个参数：第一个参数是无符号整数，第二个参数是整数起始位数，第三个参数是位计数。使用比特编号从最左边的比特开始的约定，从第一个参数中提取指定数目的比特并返回结果。所以电话

bitpat\u-get（x，0，3）

从中提取最左边的三位。电话

bitpat_-get（x，3，5）

从左侧第四位开始提取五位

我真的不知道作者所说的提取比特是什么意思，所以我几乎可以肯定我的代码是错误的，它返回的任何东西都不是预期的返回值。不过，我还是会发布它：

#include <stdio.h>

unsigned int bitpat_get(unsigned int from, int start, int n);

int main(void)
{
    unsigned int x = 0xe1f4;

    printf("%x\n", bitpat_get(x, 0, 3));
    printf("%x\n", bitpat_get(x, 3, 5));
}

unsigned int bitpat_get(unsigned int from, int start, int n)
{
    unsigned int result = from;
    int bits;

    for (bits = 0; (from >> bits) != 0; ++bits)
        continue;

    unsigned int mask = (((1U << n) - 1) << (bits - n - start));

    result = from ^ mask;

    return result;
}

我真的不知道作者所说的提取比特是什么意思

让我们先解决这个问题。假设您有一个16位无符号整数，则位位置为：

                     1 1 1 1 1 1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|a|b|c|d|e|f|g|h|i|j|k|l|m|n|o|p|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

unsigned testVal = ~0U; // all one bits
for (bits = 0; testVal != 0; ++bits, testVal = testVal >> 1)
    ;

因此表达式

bitpat\u get（x，0，3）

应该给出从偏移量0开始的三位，或者

abc

。类似地，

bitpat\u get（x，3，5）

会给出偏移量3处的五位，或者

defgh

这应该足以理解你需要做什么

---

就你需要做什么来实现这一点而言，这是一个两步操作。第一种方法是实际地将位右移（a），以便您需要的位位于最右边的位置。这取决于三条信息：

• 无符号整数的位宽度

• 要提取的偏移量；及
• 要提取的位数

移位距离为

位宽-偏移-位需要

。对于第一种情况，这将是

16-0-3=13

，您可以看到将位右移13会将所需位放在最右边的部分：

                     1 1 1 1 1 1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|a|b|c|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

对于第二种情况，通过

16-3-5=8向右移可获得：

                     1 1 1 1 1 1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|a|b|c|d|e|f|g|h|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

第二步是掩盖左边你实际上不需要的部分。我们先做第二种情况，因为这有实际效果

掩码基本上是一系列位于右侧的一位，并且可以通过从零开始，然后针对您需要的每个位位置左移一位来获得。对于需要五位的情况，序列将是二进制的
0
，
1
，
11
，
111
，
1111
和
11111
。按位并将其与值相加将得到：

                     1 1 1 1 1 1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|a|b|c|d|e|f|g|h| <- value
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|1|1|1|1|1| <- "and" with
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|d|e|f|g|h| <- gives
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

                     1 1 1 1 1 1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|1|0|1|0|1| <- value (21)
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|1|1|1|1|1| <- "xor" with
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|1|0|1|0| <- `01010` (10): NOT the correct `10101`
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+


就您发布的代码而言，我发现了一些问题

首先，我认为您的
for..continue
部分是为了根据您以后使用的值，找出
无符号int
的位宽度。但是，您根据传入的值计算它，这是不正确的。您应该基于位模式，其中最左边的位是1

换言之，如果传入的值为三（二进制
11
），请考虑当前循环将做什么-位宽度将计算为二，因为仅在两次移位后，将得到零值。因此，更好的方法是：

                     1 1 1 1 1 1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|a|b|c|d|e|f|g|h|i|j|k|l|m|n|o|p|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

unsigned testVal = ~0U; // all one bits
for (bits = 0; testVal != 0; ++bits, testVal = testVal >> 1)
    ;

其次是你的面具计算。您的代码被设置为就地提取位，这意味着您只需将其周围的所有其他位设置为零。最好将它们移到右侧进行提取（a）

第三，您应该知道，
^
是异或操作，如果您使用所有一个位的掩码，它将反转位，而不是按原样提取位。您要找的操作员是
&

举例来说，将异或运算符与
bitpat_get（21,11,5）
一起使用，将给出：

                     1 1 1 1 1 1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|a|b|c|d|e|f|g|h| <- value
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|1|1|1|1|1| <- "and" with
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|d|e|f|g|h| <- gives
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

                     1 1 1 1 1 1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|1|0|1|0|1| <- value (21)
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|1|1|1|1|1| <- "xor" with
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|1|0|1|0| <- `01010` (10): NOT the correct `10101`
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+


（a） 这是基于经验。你可能想让它们就位，但在我漫长且（偶尔）辉煌的职业生涯中，我总是发现让它们在移位部分更有用。例如，如果位11-13是某种类型的整数值，将它们移动到最右边的位实际上会给出值
0..7
，而不是集合
{0,4,8，…，28}
中的值

事实可能并非如此，因此，如果您只是注释掉另一种情况，我提供的代码将涵盖这两种情况。
您编写的代码当然很重要。@davernator没错，它帮助我更好地理解位操作，尽管我发现我得到的结果是错误的。非常好@Areg。另外，根据我的经验，一个好的基准测试（具有已知结果的实例）可以帮助您调试代码。如果您的代码在一组已知数据上产生正确的结果，那么代码正确的概率将大大增加。@davernator当然。然而，由于我不确定作者提取一组指定位的意思，所以我不确定什么是好的基准测试。这可能会发生，不是@Areg（：-）吗。如果你有作者的联系方式，也许你可以给他/她发电子邮件。与谷歌相关的一个好方法可能是了解shift操作符>，以及它们如何在具有little-endian和big-endian体系结构的系统上运行。非常中肯，但根据你想潜水的深度，可能会有过度的杀伤力。（：-）通常对位进行编号，以便位0是最低有效位，而不是最高有效位。这使事情变得更简单，因为您不需要知道无符号的大小——只需按所需的位位置进行右移，函数就变成了
return（from>>start）&（（1U Ok…所以我理解了您编写的所有内容（这是绝对有意义的）并相应地更改了我的程序。但是，我同时运行了我的程序和你的程序，两种情况下的输出都是0。为什么会是这样？我无法理解它…@chrisdsodd那么，作者提到了位编号开始时的约定