如何设置、清除和切换一点?


当前回答

另一个选项是使用位字段:

struct bits {
    unsigned int a:1;
    unsigned int b:1;
    unsigned int c:1;
};

struct bits mybits;

定义了一个3位字段(实际上是三个1位字段)。比特操作现在变得简单了一点(哈哈):

设置或清除一位:

mybits.b = 1;
mybits.c = 0;

要切换一位,请执行以下操作:

mybits.a = !mybits.a;
mybits.b = ~mybits.b;
mybits.c ^= 1;  /* all work */

检查一点:

if (mybits.c)  //if mybits.c is non zero the next line below will execute

这仅适用于固定大小的位字段。否则,您必须求助于前面文章中描述的比特旋转技术。

其他回答

设置一位

使用按位OR运算符(|)设置位。

number |= 1UL << n;

这将设置数字的第n位。如果要将第1位设置为n-1,那么n应该为零,如果要设置第n位。

如果数字大于无符号长,则使用1ULL;1UL<<n的提升直到评估1UL<<n之后才发生,其中移动超过长的宽度是未定义的行为。这同样适用于所有其他示例。

清除一点

使用位AND运算符(&)清除位。

number &= ~(1UL << n);

这将清除数字的第n位。必须使用按位NOT运算符(~)反转位字符串,然后对其进行AND运算。

稍微扭动一下

XOR运算符(^)可用于切换位。

number ^= 1UL << n;

这将切换数字的第n位。

检查一点

你没有要求这样做,但我不妨补充一下。

要检查一位,请向右移动数字n,然后按位“与”:

bit = (number >> n) & 1U;

这将把数字第n位的值放入变量位。

将第n位更改为x

在2的补码C++实现中,可以通过以下方式将第n位设置为1或0:

number ^= (-x ^ number) & (1UL << n);

如果x为1,则设置位n,如果x为0,则清除位n。如果x有其他值,则会得到垃圾。x=!!x将其布尔化为0或1。

要使其独立于2的补码否定行为(其中-1设置了所有位,与1的补码或符号/大小C++实现不同),请使用无符号否定。

number ^= (-(unsigned long)x ^ number) & (1UL << n);

or

unsigned long newbit = !!x;    // Also booleanize to force 0 or 1
number ^= (-newbit ^ number) & (1UL << n);

使用无符号类型进行可移植位操作通常是一个好主意。

or

number = (number & ~(1UL << n)) | (x << n);

(number&~(1UL<<n))将清除第n位,(x<<n)将第n位设置为x。

一般来说,不复制/粘贴代码也是一个好主意,因为很多人使用预处理器宏(如社区wiki答案)或某种封装。

我使用头文件中定义的宏来处理位集和清除:

/* a=target variable, b=bit number to act upon 0-n */
#define BIT_SET(a,b) ((a) |= (1ULL<<(b)))
#define BIT_CLEAR(a,b) ((a) &= ~(1ULL<<(b)))
#define BIT_FLIP(a,b) ((a) ^= (1ULL<<(b)))
#define BIT_CHECK(a,b) (!!((a) & (1ULL<<(b))))        // '!!' to make sure this returns 0 or 1

#define BITMASK_SET(x, mask) ((x) |= (mask))
#define BITMASK_CLEAR(x, mask) ((x) &= (~(mask)))
#define BITMASK_FLIP(x, mask) ((x) ^= (mask))
#define BITMASK_CHECK_ALL(x, mask) (!(~(x) & (mask)))
#define BITMASK_CHECK_ANY(x, mask) ((x) & (mask))

先假设几件事num=55整数以执行逐位操作(set、get、clear、toggle)。n=4 0位位置,以执行逐位操作。

如何获得一点?

要获得num的第n位,请右移num,n次。然后用1执行逐位AND&。

bit = (num >> n) & 1;

它是如何工作的?

       0011 0111 (55 in decimal)
    >>         4 (right shift 4 times)
-----------------
       0000 0011
     & 0000 0001 (1 in decimal)
-----------------
    => 0000 0001 (final result)

如何设置一点?

设置数字的特定位。左移1 n次。然后用num。

num |= (1 << n);    // Equivalent to; num = (1 << n) | num;

它是如何工作的?

       0000 0001 (1 in decimal)
    <<         4 (left shift 4 times)
-----------------
       0001 0000
     | 0011 0111 (55 in decimal)
-----------------
    => 0001 0000 (final result)

如何清除一点?

左移1,n次,即1<<n。对上述结果执行按位补码。因此,第n位变为未置位,其余位变为置位,即~(1<<n)。最后,对上述结果和num执行逐位AND&运算。上述三个步骤一起可以写成num&(~(1<<n));

num &= (~(1 << n));    // Equivalent to; num = num & (~(1 << n));

它是如何工作的?

       0000 0001 (1 in decimal)
    <<         4 (left shift 4 times)
-----------------
     ~ 0001 0000
-----------------
       1110 1111
     & 0011 0111 (55 in decimal)
-----------------
    => 0010 0111 (final result)

如何切换一点?

要切换位,我们使用逐位XOR^运算符。如果两个操作数的对应位不同,则逐位XOR运算符的计算结果为1,否则计算结果为0。

这意味着要切换一个位,我们需要对要切换的位和1执行XOR运算。

num ^= (1 << n);    // Equivalent to; num = num ^ (1 << n);

它是如何工作的?

如果要切换的位为0,则0 ^1=>1。如果要切换的位为1,则1^1=>0。

       0000 0001 (1 in decimal)
    <<         4 (left shift 4 times)
-----------------
       0001 0000
     ^ 0011 0111 (55 in decimal)
-----------------
    => 0010 0111 (final result)

推荐阅读-按位操作员练习

展开位集答案:

#include <iostream>
#include <bitset>
#include <string>

using namespace std;
int main() {
  bitset<8> byte(std::string("10010011");

  // Set Bit
  byte.set(3); // 10010111

  // Clear Bit
  byte.reset(2); // 10010101

  // Toggle Bit
  byte.flip(7); // 00010101

  cout << byte << endl;

  return 0;
}

如何设置、清除和切换单个位?

要解决试图形成掩码时的常见编码陷阱,请执行以下操作:1并不总是足够宽

当数字的类型大于1时会出现什么问题?x对于移位1<<x可能太大,导致未定义的行为(UB)。即使x不太大,~也可能无法翻转足够多的最高有效位。

// assume 32 bit int/unsigned
unsigned long long number = foo();

unsigned x = 40; 
number |= (1 << x);  // UB
number ^= (1 << x);  // UB
number &= ~(1 << x); // UB

x = 10;
number &= ~(1 << x); // Wrong mask, not wide enough

要确保1足够宽:

代码可以使用1ull或pedatically(uintmax_t)1并让编译器进行优化。

number |= (1ull << x);
number |= ((uintmax_t)1 << x);

或铸造-这使得编码/审查/维护问题保持铸造正确和最新。

number |= (type_of_number)1 << x;

或者通过强制一个至少与数字类型一样宽的数学运算来温和地推广1。

number |= (number*0 + 1) << x;

与大多数位操作一样,最好使用无符号类型而不是有符号类型