C 中從 16 位到 32 位的符號擴展

Question

我必須為 16 位 integer 進行符號擴展，由於某種原因，它似乎無法正常工作。 誰能告訴我代碼中的錯誤在哪里？ 我已經為此工作了好幾個小時。

int signExtension(int instr) {
    int value = (0x0000FFFF & instr);
    int mask = 0x00008000;
    int sign = (mask & instr) >> 15;
    if (sign == 1)
        value += 0xFFFF0000;
    return value;
}

指令（instr）是 32 位，在它里面我有一個 16 位的數字。

Answer 1

為什么會出錯：

int16_t s = -890;
int32_t i = s;  //this does the job, doesn't it?

Answer 2

使用內置類型有什么問題？

int32_t signExtension(int32_t instr) {
    int16_t value = (int16_t)instr;
    return (int32_t)value;
}

或者更好（如果通過int32_t可能會產生警告）

int32_t signExtension(int16_t instr) {
    return (int32_t)instr;
}

或者，對於所有重要的事情，將signExtension(value)替換為((int32_t)(int16_t)value)

您顯然需要為int16_t和int32_t數據類型包含<stdint.h> 。

Answer 3

只是在尋找其他東西時遇到了這個問題，可能有點晚了，但也許它對其他人有用。 AFAIAC 所有 C 程序員都應該開始編程匯編程序。

無論如何，擴展符號比提案要容易得多。 只需確保您使用有符號變量，然后使用 2 個班次即可。

long value;   // 32 bit storage
value=0xffff; // 16 bit 2's complement -1, value is now 0x0000ffff
value = ((value << 16) >> 16); // value is now 0xffffffff

如果變量有符號，則 C 編譯器將 >> 轉換為保留符號的算術右移。 此行為與平台無關。

因此，假設值以 0x1ff 開頭，那么我們有，<< 16 將 SL（左移）該值，因此 instr 現在是 0xff80，然后 >> 16 將 ASR 值因此 instr 現在是 0xffff。

如果您真的想玩宏，請嘗試這樣的事情（GCC 中的語法在 MSVC 中沒有嘗試過）。

#include <stdio.h>

#define INT8 signed char
#define INT16 signed short
#define INT32 signed long
#define INT64 signed long long
#define SIGN_EXTEND(to, from, value) ((INT##to)((INT##to)(((INT##to)value) << (to - from)) >> (to - from)))

int main(int argc, char *argv[], char *envp[])
{
    INT16 value16 = 0x10f;
    INT32 value32 = 0x10f;
    printf("SIGN_EXTEND(8,3,6)=%i\n", SIGN_EXTEND(8,3,6));
    printf("LITERAL         SIGN_EXTEND(16,9,0x10f)=%i\n", SIGN_EXTEND(16,9,0x10f));
    printf("16 BIT VARIABLE SIGN_EXTEND(16,9,0x10f)=%i\n", SIGN_EXTEND(16,9,value16));
    printf("32 BIT VARIABLE SIGN_EXTEND(16,9,0x10f)=%i\n", SIGN_EXTEND(16,9,value32));

    return 0;
}

這將產生以下 output：

SIGN_EXTEND(8,3,6)=-2
LITERAL         SIGN_EXTEND(16,9,0x10f)=-241
16 BIT VARIABLE SIGN_EXTEND(16,9,0x10f)=-241
32 BIT VARIABLE SIGN_EXTEND(16,9,0x10f)=-241

Answer 4

嘗試：

int signExtension(int instr) {
    int value = (0x0000FFFF & instr);
    int mask = 0x00008000;
    if (mask & instr) {
        value += 0xFFFF0000;
    }
    return value;
}

Answer 5

人們指出鑄造和左移，然后是算術右移。 另一種不需要分支的方式：

(0xffff & n ^ 0x8000) - 0x8000

如果高 16 位已經為零：

(n ^ 0x8000) - 0x8000

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^{• 社區維基，因為它是“聚合魔法算法，符號擴展”中的一個想法}