C中的按位运算和掩码

Question

所以我在尝试通过屏蔽来隔离一定数量的位时遇到了麻烦。 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，我有一个字节为二进制 1110 0001。我想屏蔽大小偏移量的最后一位，这样我就可以得到最后一个字节 1110 0000（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。我现在想屏蔽大小偏移量的前几位，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

要屏蔽掉低offset位，您对mask的计算是可以的，但表达式不是。 它应该是：

byte = (byte & ~mask);

或者简单地：

byte &= ~mask;

要使用(1 << offset) - 1从偏移量计算掩码，您应该注意 offset 必须小于1类型中的位数。 1是一个int ， if 意味着offset < 32 ，所以你不能用这种方式计算 32 位字段的掩码。

此外，即使是31也会带来问题，因为(1 << 31)超出了int类型的范围。 为避免这种情况，您应该编写(1U << offset) - 1并且您必须首先测试offset < 32 。

适用于从1到32的offset值的更好替代方法是：

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

或者使用相反的掩码更简单：

bits &= ~0U << offset;

以下是用于获取、清除和设置unsigned int中的位域的宏：

#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)))