如何从数组中读取单个位？

Question

假设我有一个动态分配的数组。

int* array=new int[10]

这是10 * 4 = 40字节或10 * 32 = 320位。我想要读取第30个字节或第242位的第二位。最简单的方法是什么？我知道可以使用array[30]访问第30个字节，但访问单个位有点棘手。

- Jake

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可能 std::bitset 适合您的需求。 - Oleg Svechkarenko

如果您希望进行位访问，请始终确保使用 uint8_t 类型的数据。否则，机器数据大小和字节顺序可能会导致问题。 - edA-qa mort-ora-y

@edA-qa more-ora-y uint16_t等也可以使用。对于大多数用途，unsigned char、unsigned int等也可以使用。字节序不是问题，而且如果使用sizeof(T)*CHAR_BIT进行精心编写，而不是8、16等，则也不是问题。假设程序需要那种程度的可移植性。 - James Kanze

关于字节序的关注是，如果您有一个 int 数组，您可能会给它分配整数，然后按字节访问它。如果您只使用字节，那么您正确地说不重要，但至少使用无符号。 - edA-qa mort-ora-y

实际上，要访问第30个字节，您需要使用array[29]而不是array[30] :) - Armen Tsirunyan

Answer 1

bool bitset(void const * data, int bitindex) {
  int byte = bitindex / 8;
  int bit = bitindex % 8;
  unsigned char const * u = (unsigned char const *) data;
  return (u[byte] & (1<<bit)) != 0;
}

- Erik

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这不是基于Jake所描述的数组。 - Benoit Thiery

@Benoit：当然没问题，如果他将数组传递给这个函数，它会正常工作。上述情况失败的唯一情况是有些机器的字节宽度不是8位。 - Erik

在C++中，<cstdint>定义了uint8_t。 - edA-qa mort-ora-y

@edA：那是TR1——它不是一个标准。但它将会在C++0x中出现。 - Erik

@Erik：是的，那就是我想表达的意思） - Armen Tsirunyan

Answer 2

这个正常工作！

#define GET_BIT(p, n) ((((unsigned char *)p)[n/8] >> (n%8)) & 0x01)

int main()
{
    int myArray[2] = { 0xaaaaaaaa, 0x00ff00ff };
    for( int i =0 ; i < 2*32 ; i++ )
        printf("%d", GET_BIT(myArray, i));
    return 0;
}

输出：

0101010101010101010101010101010111111111000000001111111100000000

小心字节序！

- chris

Answer 3

首先，如果你正在进行位运算，通常最好将元素设置为无符号整数类型（尽管在这种情况下，它并没有太大的区别）。至于访问位：要访问n个int数组中的第i位：

static int const bitsPerWord = sizeof(int) * CHAR_BIT;
assert( i >= 0 && i < n * bitsPerWord );
int wordIndex = i / bitsPerWord;
int bitIndex = i % bitsPerWord;

然后阅读：

return (array[wordIndex] & (1 << bitIndex)) != 0;

设定：

array[wordIndex] |= 1 << bitIndex;

并进行重置：

array[wordIndex] &= ~(1 << bitIndex);

或者你可以使用bitset，如果n是常量，或者使用vector<bool>或boost::dynamic_bitset，如果它不是常量，并让其他人来完成这项工作。

- James Kanze

Answer 4

你可以使用类似这样的代码：

!((array[30] & 2) == 0)

array[30] 是整数。

& 2 是按位与运算，用于屏蔽第二位（2 = 00000010）。

== 0 将检查掩码结果是否为0。

! 将否定该结果，因为我们正在检查它是否为1而不是零....

- Yochai Timmer

Answer 5

这里需要位运算...

if(array[5] & 0x1)
{
//the first bit in array[5] is 1
}
else
{
//the first bit is 0
}

if(array[5] & 0x8)
{
//the 4th bit in array[5] is 1
}
else
{
//the 4th bit is 0
}

0x8在二进制中是00001000。进行按位与操作可以屏蔽所有其他位，并允许您查看该位是1还是0。

int通常为32位，因此您需要进行一些算术运算才能获取整个数组中的某个特定位数。

- user623879

Answer 6

根据下面的评论进行编辑 - 数组包含32位整数，而不是8位uchar。

int pos = 241; // I start at index 0
bool bit242 = (array[pos/32] >> (pos%32)) & 1;

- Benoit Thiery

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他的数组是int类型，而不是char/unsigned char类型，因此您不能使用/8和%8。 - Erik

或者CHAR_BIT是8：-）。但是除法是在pos上进行的；对值的断言应该先于代码，否则负数不是唯一的问题。 - James Kanze