如何在C / C ++中读/写任意位
假设我有一个二进制值为11111111的字节b
我如何读取从第二位开始的3位整数值或从第五位开始写入四位整数值？
在我问这个问题后的两年多时间里，我想以我想要的方式来解释，当我还是一个完整的新手时，对于那些想要理解这个过程的人来说是最有利的。
首先，忘记“11111111”这个例子的价值，这个价值并不完全适合这个过程的视觉解释。 因此，让初始值为10111011 （十进制187），这将更多地说明这个过程。
1 – 如何从第二位开始读取一个3位的值：
___ <- those 3 bits 10111011
值为101或十进制的5，有两种可能的方式来获得它：
- 面具和转移
在这种方法中，首先将所需的位用值00001110 （14位十进制）掩码，然后将其移位：
___ 10111011 AND 00001110 = 00001010 >> 1 = ___ 00000101
这个expression式是： (value & 14) >> 1
- 移位和掩码
这种方法是相似的，但操作的顺序是相反的，这意味着原始值被移位，然后用00000111 （7）屏蔽， 00000111下最后3位：
___ 10111011 >> 1 ___ 01011101 AND 00000111 00000101
这个expression式是： (value >> 1) & 7
这两种方法都具有相同的复杂性，因此在性能上不会有差异。
2 – 如何从第二位开始写入一个3位的值：
在这种情况下，初始值是已知的，当代码中出现这种情况时，您可能会想出一种方法将已知值设置为使用较less操作的另一个已知值，但实际上很less在大多数情况下，代码将不会知道初始值，也不知道要写入的值。
这意味着为了将新值成功地“拼接”成字节，必须将目标位设置为零，然后将移位的值“拼接”到位，这是第一步：
___ 10111011 AND 11110001 (241) = 10110001 (masked original value)
第二步是把我们想要写入的值转移到3位，比如我们想把它从101（5）改成110（6）
___ 00000110 << 1 = ___ 00001100 (shifted "splice" value)
第三步也是最后一步是将被屏蔽的原始值与移位的“拼接”值拼接在一起：
10110001 OR 00001100 = ___ 10111101
整个过程的expression式是： (value & 241) | (6 << 1) (value & 241) | (6 << 1)
奖金 – 如何生成读写屏蔽：
当然，使用二进制到十进制的转换器还不够优雅，特别是在32位和64位的容器的情况下 – 十进制值变得非常大。 使用expression式可以轻松生成掩码，编译器在编译期间可以高效地parsing这些expression式：
-
((1 << fieldLength) - 1) << (fieldIndex - 1)，假设第一个位的索引是1（不为0） - 读取“shift和mask”的掩码：
(1 << fieldLength) - 1（索引在这里不起作用，因为它总是移到第一位 - 写掩码：用
~运算符反转“掩码和移位”掩码expression式
它是如何工作的（从上面例子的第二位开始的3位字段）？
00000001 << 3 00001000 - 1 00000111 << 1 00001110 ~ (read mask) 11110001 (write mask)
相同的例子适用于更宽的整数和任意的位宽度和位置，并且移位和掩码值相应地改变。
还要注意的是，这些例子假设无符号整数，这是你想要使用整数作为便携式位字段替代（常规位字段不能保证标准是可移植的），左右移位插入一个填充0，而不是右移一个有符号整数的情况。
更简单：
使用这组macros（但只在C ++中，因为它依赖于成员函数的生成）：
#define GETMASK(index, size) (((1 << (size)) - 1) << (index)) #define READFROM(data, index, size) (((data) & GETMASK((index), (size))) >> (index)) #define WRITETO(data, index, size, value) ((data) = ((data) & (~GETMASK((index), (size)))) | ((value) << (index))) #define FIELD(data, name, index, size) \ inline decltype(data) name() { return READFROM(data, index, size); } \ inline void set_##name(decltype(data) value) { WRITETO(data, index, size, value); }
你可以去做一些简单的事情：
struct A { uint bitData; FIELD(bitData, one, 0, 1) FIELD(bitData, two, 1, 2) };
并将位字段实现为您可以轻松访问的属性：
A a; a.set_two(3); cout << a.two();
用gcc的pre-C ++ 11replacedecltype 。
你需要转移和掩盖的价值，所以例如…
如果你想读取前两位，你只需要像这样掩饰它们：
int value = input & 0x3;
如果你想抵消它，你需要右移N位，然后掩盖你想要的位：
int value = (intput >> 1) & 0x3;
阅读三个像你问你的问题。
int value = (input >> 1) & 0x7;
你必须做一个转换和蒙版（AND）操作。 设b是任何字节， p是要从其中取n位（> = 1）的位的索引（> = 0）。
首先，您必须按p次向右移动b ：
x = b >> p;
其次，你必须用n个掩盖结果：
mask = (1 << n) - 1; y = x & mask;
你可以把所有东西都放在macros里面：
#define TAKE_N_BITS_FROM(b, p, n) ((b) >> (p)) & ((1 << (n)) - 1)
“我怎样从第二位读取3位整数值？
int number = // whatever; uint8_t val; // uint8_t is the smallest data type capable of holding 3 bits val = (number & (1 << 2 | 1 << 3 | 1 << 4)) >> 2;
（我认为“第二位”是第二位，即第三位）。
要读取字节使用std :: bitset
const int bits_in_byte = 8; char myChar = 's'; cout << bitset<sizeof(myChar) * bits_in_byte>(myChar);
要写，你需要使用按位运算符，如＆^ | ＆<< >>。 一定要学习他们做什么。
例如要有00100100，您需要将第一位设置为1，并用<< >>操作符将其移动5次。 如果你想继续写你只是继续设置第一个位，并将其移位。 这就像一个老式的打字机：你写，并转移纸张。
对于00100100：将第一位设置为1，移位5次，将第一位设置为1，并移位2次：
const int bits_in_byte = 8; char myChar = 0; myChar = myChar | (0x1 << 5 | 0x1 << 2); cout << bitset<sizeof(myChar) * bits_in_byte>(myChar);
只是使用这个和感觉：
#define BitVal(data,y) ( (data>>y) & 1) /** Return Data.Y value **/ #define SetBit(data,y) data |= (1 << y) /** Set Data.Y to 1 **/ #define ClearBit(data,y) data &= ~(1 << y) /** Clear Data.Y to 0 **/ #define TogleBit(data,y) (data ^=BitVal(y)) /** Togle Data.Y value **/ #define Togle(data) (data =~data ) /** Togle Data value **/
例如：
uint8_t number = 0x05; //0b00000101 uint8_t bit_2 = BitVal(number,2); // bit_2 = 1 uint8_t bit_1 = BitVal(number,1); // bit_1 = 0 SetBit(number,1); // number = 0x07 => 0b00000111 ClearBit(number,2); // number =0x03 => 0b0000011
int x = 0xFF; //your number - 11111111
我如何读取从第二位开始的3位整数值
int y = x & ( 0x7 << 2 ) // 0x7 is 111 // and you shift it 2 to the left
如果您不断从数据中抓取一些数据，则可能需要使用位域。 你只需要build立一个结构体，并只加载一个和零：
struct bitfield{ unsigned int bit : 1 } struct bitfield *bitstream;
然后加载它像这样（用intreplacechar或你正在加载的任何数据）：
long int i; int j, k; unsigned char c, d; bitstream=malloc(sizeof(struct bitfield)*charstreamlength*sizeof(char)); for (i=0; i<charstreamlength; i++){ c=charstream[i]; for(j=0; j < sizeof(char)*8; j++){ d=c; d=d>>(sizeof(char)*8-j-1); d=d<<(sizeof(char)*8-1); k=d; if(k==0){ bitstream[sizeof(char)*8*i + j].bit=0; }else{ bitstream[sizeof(char)*8*i + j].bit=1; } } }
然后访问元素：
bitstream[bitpointer].bit=...
要么
...=bitstream[bitpointer].bit
所有这一切都假设在i86 / 64工作，而不是arm，因为arm可以是大或小端。
