在C语言中如何仅设置一个字节的特定位而不影响其余位？

Question

说我有一个字节，像这样的 1010XXXX，其中 X 的值可以是任何东西。 我想将低四位设置为特定模式，例如 1100，同时不影响高四位。在 C 语言中，我该如何以最快的速度实现这一点？

- PICyourBrain

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相关链接：什么是位移（bit-shift）运算符，它们是如何工作的？ - Peter Mortensen

Answer 1

一般而言：

value = (value & ~mask) | (newvalue & mask);

mask 是一个特定的值，其中需要改变（而且只有它们）的位被设置为1 - 在您的情况下，它将是0xf。 newvalue 是包含这些位新状态的值 - 其他所有位基本上都被忽略。

对于支持按位运算符的所有类型，都可以使用此方法。

- thkala

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请您能否给出一个具体的例子？假设我有：n = 1024。我想将从第3位到第7位（包括第3位和第7位，从最低有效位开始计数）的位改为k = 19。结果应该是：1176。我该如何实现它？谢谢。 - dh16

刚刚我自己也不得不解决这个问题，我想出了以下宏来概括这个问题。（不知道为什么代码格式化不起作用，抱歉）#define MASK(L,P) (~(0xffffffff << (L)) << (P)) #define GET_VAL(BF,L,P) (((BF) & MASK(L,P)) >> P) #define SET_VAL(BF,L,P,V) ( (BF) = ((BF) & ~MASK(L,P)) | (((V) << (P)) & MASK(L,P)) ) int main(int argc, char ** argv) { uint32_t bf = 1024; printf("位域之前 : %d , 0x%08x\n", bf, bf); SET_VAL(bf,5,3,19); printf("位域之后 : %d , 0x%08x\n", bf, bf); return 0; } - Micha

Answer 2

你可以通过按位与操作将所有这些位设置为0，其中4个位设置为0，所有其他位均设置为1（这是4个位设置为1的补码）。然后，您可以像通常一样按位或入位。

 val &= ~0xf; // Clear lower 4 bits. Note: ~0xf == 0xfffffff0
 val |= lower4Bits & 0xf; // Worth anding with the 4 bits set to 1 to make sure no
                          // other bits are set.

- Goz

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为什么 ~0xf 等于 0x0000000f（四个字节），而不是三个字节或五个字节？编译器是否根据要与之进行 AND 操作的 sizeof val 决定了长度为 4？ - doc_id

@doc_id: 我假设val是一个32位整数。它可能是16位或64位，但不太可能是24位或40位，因为它们不是标准的整数类型... - Goz

Answer 3

为了进一步概括所给的答案，这里提供了几个宏（针对32位值；根据不同的位域长度进行调整）。

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

#define MASK(L,P)            (~(0xffffffff << (L)) << (P))

#define GET_VAL(BF,L,P)      (((BF) & MASK(L,P)) >> P)
#define SET_VAL(BF,L,P,V)    ( (BF) = ((BF) & ~MASK(L,P)) | (((V) << (P)) & MASK(L,P)) )

int main(int argc, char ** argv)
{
    uint32_t bf = 1024;

    printf("Bitfield before : %d , 0x%08x\n", bf, bf);

    
    printf("Mask(5,3): %d , 0x%08x\n", MASK(5,3), MASK(5,3));


    SET_VAL(bf,5,3,19);
    printf("Bitfield after : %d , 0x%08x\n", bf, bf);

    return 0;
}

作为一件小事，C语言的位域是完全无用的。它是实现这个要求的完美语法糖，但由于让每个编译器自行实现，因此在任何实际应用中都是无用的。

- Micha

Answer 4

使用按位或运算符|，当你想将字节的位从0变为1时使用。

使用按位与运算符&，当你想将字节的位从1变为0时使用。

示例

#include <stdio.h>

int byte;
int chb;

int main() {
    // Change bit 2 of byte from 0 to 1
    byte = 0b10101010;
    chb = 0b00000100;        // 0 to 1 change byte
    printf("%d\n", byte);    // Display current status of byte

    byte = byte | chb;       // Perform 0 to 1 single bit changing operation
    printf("%d\n", byte);

    // Change bit 2 of byte back from 1 to 0
    chb = 0b11111011;        // 1 to 0 change byte

    byte = byte & chb;       // Perform 1 to 0 single bit changing operation
    printf("%d\n", byte);
}

也许有更好的方法，我不知道。这暂时会对你有所帮助。

- tuncel3