5

Допустим, есть байт 0b00001000, для удобства разделю: 0 b 0000 - 1000

Как заполнить область в байте своим числом?

Вот пример, с 1 по 4 бит надо записать 0011, выйдет:

0 b 0000 - 0110

Или с 0 по 1 надо записать 11, выйдет:

0 b 0000 - 1011

1
  • 1
    Ну bit field'ы же.
    – VladD
    11 ноя 2015 в 14:43

7 ответов 7

4
  1. Делаем маску на нужные биты (например для 2345 битов - 11100001)
  2. Обнуляем старые биты используя AND по маске, получим 0 на их месте
  3. Подготавливаем новые биты (используем смещение вверх для позиционирования)
  4. Записываем новые биты используя OR
9
  • А как создать маску числа которое пришло в функцию? Для 3 это будет 11, а вот число 6 занимает уже больше ячеек - 111, число 20 будет занимать пять ячеек, и маска для него будет - 11111
    – Fanrin
    11 ноя 2015 в 13:08
  • @Fanrin Если вам нужно узнать длину десятичного числа в битах, то это уже другой вопрос
    – Kromster
    11 ноя 2015 в 13:35
  • Этот вопрос как бы входит в мой вопрос, потому что без длины десятичного числа в битах ваш алгоритм не сработает
    – Fanrin
    11 ноя 2015 в 13:47
  • @Fanrin в ваш текущий вопрос, в том виде как он сформулирован, это не входит. Вы спрашиваете как записать некое число битов со смещение в некое число битов. Отсюда следует что длину и смещение вы уже знаете.
    – Kromster
    11 ноя 2015 в 13:53
  • Я говорил про обычное число, а не число битов, и не со смещением, а именно в указанную область
    – Fanrin
    11 ноя 2015 в 14:04
3

Например, можно сделать следующим образом:

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cstdint>

int main()
{
    std::uint8_t b = 0b00001000;
    std::uint8_t b1 = ( ( ~0u << 4 ) & b ) | 0b0011;
    std::uint8_t b2 = ( ( ~0u << 2 ) & b ) | 0b0011;

    std::cout << "b = " << std::hex << ( int )b << std::endl;
    std::cout << "b1 = " << std::hex << ( int )b1 << std::endl;
    std::cout << "b2 = " << std::hex << ( int )b2 << std::endl;

    return 0;
}

Вывод на консоль:

b = 8
b1 = 3
b2 = b

Можете написать отдельную функцию, как, например,

std::uint8_t replace( std::uint8_t src, std::uint8_t value, size_t bits )
{
    return ( ( ~0u << bits ) & src ) | ( ~( ~0u << bits ) & value );
}

Вот программа с использованием функции

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cstdint>

std::uint8_t replace( std::uint8_t src, std::uint8_t value, size_t bits )
{
    return ( ( ~0u << bits ) & src ) | ( ~( ~0u << bits ) & value );
}

int main()
{
    std::uint8_t b = 0b00001000;
    std::uint8_t b1 = replace( b, 0b0011, 4 );
    std::uint8_t b2 = replace( b, 0b0011, 2 );

    std::cout << "b = " << std::hex << ( int )b << std::endl;
    std::cout << "b1 = " << std::hex << ( int )b1 << std::endl;
    std::cout << "b2 = " << std::hex << ( int )b2 << std::endl;

    return 0;
}

Вывод на консоль точно такой же, как показано выше:

b = 8
b1 = 3
b2 = b

Если нужно задавать позицию, то функция может выглядеть следующим образом

std::uint8_t replace( std::uint8_t src, std::uint8_t value, size_t n, size_t pos )
{
    if ( n == 0 ) return src;

    return ( ( ~( ( 1u << n ) - 1) << pos ) & src ) | ( ~( ~0u << n ) & value );
}
7
  • А как используя вашу функцию записать нули, допустим, с 5 по 4 бит? Из байта 0b01100000 должно тогда получится 0b01000000
    – Fanrin
    11 ноя 2015 в 13:45
  • 1
    @Fanrin Задайте отдельный вопрос и получите ответ. В данном вашем вопросе все примеры касаются записи в младшие биты числа. Надо изначально полностью формулировать вопрос, а не изменять его условия при появлении ответов. 11 ноя 2015 в 13:47
  • Я и не менял условие, просто хочу понять как у вас оно работает, мне надо заполнять область в байте, по хорошему в функции должно быть 4 аргумента: сам байт, число (которое надо записать в область), начало записи области, конец записи области.
    – Fanrin
    11 ноя 2015 в 13:54
  • @Fanrin Извините, я не заметил, что во втором примере вы используете индекс 1. Да, в функции должен быть еще один аргумент, который указывает начало изменяемой области. 11 ноя 2015 в 13:56
  • Или ещё наглядней пример, есть регистр с некоторыми настройками, вот code.re/91F и надо заполнить PCLK root divider, а это Bit[5:4]
    – Fanrin
    11 ноя 2015 в 13:56
2
#include <bitset>
#include <iostream>

int main()
{
    unsigned int from = 3; // начиная с 4-го бита
    unsigned int to = 6;  // по 6 бит
    unsigned int val = 11; // записать это значение
    const int BIT_COUNT = sizeof(unsigned int) * CHAR_BIT;

    std::bitset<BIT_COUNT> x(555); // исходное число
    std::bitset<BIT_COUNT> v(val); 
    std::bitset<BIT_COUNT> m(0); // битовая маска

    std::cout << "x     = " << x << std::endl;
    std::cout << "value = " << v << std::endl;


    m.flip();
    m <<= to - from + 1;
    m.flip();
    m <<= from;
    m.flip();

    std::cout << "mask  = " << m << std::endl;

    x  = x & m;
    v <<= from;
    x = x | v;

    std::cout << "res   = " << x << std::endl;

    return 0;
}
1
  • Именно это мне и нужно было, спасибо
    – Fanrin
    13 ноя 2015 в 7:46
2

Используйте битовую арифметику.

Пусть есть две переменные unsigned char (по 8 бит в каждой, соответственно).

  • | — побитовое 'или': 0b11 | 0b101 = 0b111
  • & — побитовое 'и': 0b11 & 0b101 = 0b1
  • ~ — побитовое 'не': ~0b11 = 0b11111100
  • << — сдвиг влево: 0b101 << 2 = 0b10100
  • >> — сдвиг вправо: 0b1010 >> 2 = 0b10

Теперь можно манипулировать битами числа. К примеру, для вашего случая:

unsigned char x = 0b00001000

x &= 0b11100001
// очистили место для вставки
// x = 0b00001000 & 0b11100001 = 0b00000000

x += (0b0011 << 1)
// x = 0b00000000 + (0b0011 << 1) =
//   = 0b00000000 + 0b00110 =
//   = 0b00000110
1
  • Вся проблема в том, чтобы создать маску для очистки исходя из условий
    – Fanrin
    13 ноя 2015 в 7:06
2

Можно предложить несложную реализацию с побитовой обработкой вставки.

function masking($number,$mask,$start,$finish){
    $result=$number;
    for($i=$start; $i<=$finish; $i++){
        $bit=1<<$i;
        $result = ($result|$bit) - $bit + ($bit & $mask);
    }
    return $result;
}
$number=0b00001000; $mask=0b00000110;
$number_masked = masking($number,$mask,1,4);
printf("number=%b mask=%b start=%2d finish=%2d result=%b<br>", $number,       $mask, 1, 4, $number_masked);    
$mask=0b00000011;
$number_masked = masking($number,$mask,0,1);
printf("number=%b mask=%b start=%2d finish=%2d result=%b<br>", $number, $mask, 0, 1, $number_masked);

Результаты:

number=1000 mask=110 start= 1 finish= 4 result=110
number=1000 mask=11 start= 0 finish= 1 result=1011
3
  • Известно только число и его позиция которой он заполняет байт, маска не известна
    – Fanrin
    13 ноя 2015 в 7:08
  • Да, на самом деле маска (шаблон) - это те позиции исходного байта (от стартовой до финишной), в которые вставляется заплатка заказчика. Другое дело, что я предпочитаю вместо этой заплатки видеть целый байт, из которого вырезаются те же самые позиции. 13 ноя 2015 в 7:48
  • Иными словами, переменную $mask мне следовало назвать $patch. 13 ноя 2015 в 8:02
1

Если можно избежать скучного вычисления битов, избегайте его. Пусть за вас считает компилятор. Воспользуйтесь именоваными структурами и битовыми полями.

(Да и наверняка структуры данных наподобие тех, которые я привёл, найдутся в документации.)

enum class PCLK_root_divider : unsigned char
{
    pll_clki_1 = 0,
    pll_clki_2 = 1,
    pll_clki_4 = 2,
    pll_clki_8 = 3
};

enum class sclk2x_root_divider : unsigned char
{
    pll_clki_1 = 0,
    pll_clki_2 = 1,
    pll_clki_4 = 2,
    pll_clki_8 = 3
};

enum class SCLK_root_divider : unsigned char
{
    pll_clki_1 = 0,
    pll_clki_2 = 1,
    pll_clki_4 = 2,
    pll_clki_8 = 3
};

struct Whatever
{
    SCLK_root_divider _SCLK_root_divider : 2;
    sclk2x_root_divider _sclk2x_root_divider : 2;
    PCLK_root_divider _PCLK_root_divider : 2;
    unsigned char _debug_mode : 2;
};

Только дайте полям какие-то более подходящие имена.

Важно: не забывайте про big/little endian! Порядок полей может быть противоположным на другой архитектуре.

Проверка: http://ideone.com/RfRrk2

2
  • Просто в устройстве очень много регистров (около 70 тысяч), сложно будет для всего создавать структуры
    – Fanrin
    13 ноя 2015 в 7:10
  • @Fanrin: А вычислять правильные битовые оффсеты для 70 тысяч регистров будет, думаете, проще?
    – VladD
    13 ноя 2015 в 10:19
0

Если отметить область вставки единичными битами шаблона ($template), а саму вставку задать в виде байта ($patch), в котором "свои" биты находятся на требуемых позициях, то результат получается в одну строчку:

function patching($number, $patch, $template){
    return $number & (255-$template) | $patch & $template;
}
printf("number=%08b patch=%08b template=%08b result=%08b<br>", 
    $number=0b00001000, $patch=0b00000110, $template=0b00011110, patching($number, $patch, $template));
printf("number=%08b patch=%08b template=%08b result=%08b<br>", 
    $number=0b00001000, $patch=0b00000011, $template=0b0000011, patching($number, $patch, $template));

Результаты:

number=00001000 patch=00000110 template=00011110 result=00000110
number=00001000 patch=00000011 template=00000011 result=00001011

При этом гибкость процедуры повышается, поскольку вставляемые байты не обязаны находиться рядом.

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge you have read our privacy policy.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.