如何使用c替换位域中的位而不影响其他位答案

【问题标题】：How to replace bits in a bitfield without affecting other bits using c如何使用c替换位域中的位而不影响其他位
【发布时间】：2011-05-08 05:17:18
【问题描述】：

我想在不影响其他位的情况下替换 32/64 位数据字段中的位/位（大于 1）。例如：

我有一个 64 位寄存器，其中第 5 位和第 6 位可以取值 0、1、2、3。

现在，当我读取寄存器时，我得到的值是 0x146（0001 0 10 0 0110）。现在我想将位位置 5 和 6 的值更改为 01。（现在它是 10，即十进制的 2 和我想将其替换为 1 e 01) 而不影响其他位并写回仅修改位 5 和 6 的寄存器。（因此更改后变为 126）

我试过这样做

reg_data=0x146
reg_data |= 1 << shift   (shift in this case is 5)

如果我在位 5 和 6 处执行此值，将变为 11(0x3) 而不是我想要的 01(0x1)。

如何进行读取/修改/写入？
如何使用 C 仅替换 32/64 位字段中的某些位/位而不影响字段的整个数据？

设置一点没问题，但不止一点，我觉得有点困难。

非常感谢任何建议。

【问题讨论】：

标签： c bit-manipulation

【解决方案1】：

为什么不使用位掩码？有点像：

new_value = 0, 1, 2 or 3  // (this is the value you will set in)
bit_mask = (3<<5)         // (mask of the bits you want to set)
reg_data = (reg_data & (~bit_mask)) | (new_value<<5)

这会保留旧位和新位中的 OR。

【讨论】：

【解决方案2】：

reg_data &= ~( (1 << shift1) | (1 << shift2) );
reg_data |= ( (1 << shift1) | (1 << shift2) );

第一行清除 (shift1, shift2) 处的两位，第二行设置它们。

【讨论】：

+1。此外，如果您知道它们是相邻的，它会变得更简单：例如，在这种情况下，reg_data = reg_data & (~(3 << 5)) | (1 << 5)

【解决方案3】：

这是一个通用过程，它作用于一个长数组，认为它是一个长位域并单独寻址每个位位置

#define set_bit(arr,x) ((arr[(x)>>3]) |= (0x01 << ((x) & 0x07)))
#define clear_bit(arr,x) (arr[(x)>>3] &= ~(0x01 << ((x) & 0x07)))
#define get_bit(arr,x) (((arr[(x)>>3]) & (0x01 << ((x) & 0x07))) != 0)

简单地使用索引使用索引的低 3 btis 来标识 char 数组的每个位置内的 8 个不同的位位置，以及由x 表示的位出现的数组位置的高余位地址。希望这会有所帮助。

编辑1： 要设置一个位，您需要将目标字与另一个字相或，在该特定位位置为 1，在所有其他字中为 0。其他位置的所有 0 确保目标中现有的 1 在 OR 期间保持原样，特定位置的 1 确保目标在该位置获得 1。如果我们有掩码 = 0x02 = 00000010（1 字节），那么我们可以将它与任何字进行 OR 以设置该位 pos

target = 1 0 1 1 0 1 0 0
OR       + + + + + + + +
mask     0 0 0 0 0 0 1 0
         ---------------
answer   1 0 1 1 0 1 1 0

要清除一个位，您需要将目标字与另一个字在该特定位位置为 0 和全部为 1。所有其他位位置中的所有 1 确保在 AND 期间目标保留其在那些位置中的 0 和 1，并且要清除的位位置中的 0 也会将该位位置设置为目标字中的 0。如果我们有相同的掩码 = 0x02，那么我们可以准备这个掩码以通过 ~mask 清除

mask  = 0 0 0 0 0 0 1 0 
~mask = 1 1 1 1 1 1 0 1
AND     . . . . . . . .
target  1 0 1 1 0 1 1 0
        ---------------
answer  1 0 1 1 0 1 0 0

【讨论】：

【解决方案4】：

对位域应用掩码以保留您不想更改的位。这也将清除您将要更改的位。
确保您的位域仅包含您要设置/清除的位。
要么使用 or 运算符来“或”两个位域，要么只是简单地相加。

例如，如果您只想根据 0 到 15 的输入更改位 2 到 5。

byte newVal = (byte)value & 0x0F;
newVal = (byte)value << 2;
oldVal = oldVal & 0xC3;
oldVal = oldval + newVal;

【讨论】：

【解决方案5】：

问题是关于如何在 C 中实现，但是当搜索“替换位”时，我将在 VB.Net 中提供我的实现。它已经过单元测试测试。对于那些想知道ToBinaryString 扩展是什么样子的人：Convert.ToString(value,2)

''' <summary>
''' Replace the bits in the enumValue with the bits in the bits parameter, starting from the position that corresponds to 2 to the power of the position parameter.
''' </summary>
''' <param name="enumValue">The integer value to place the bits in.</param>
''' <param name="bits">The bits to place. It must be smaller or equal to 2 to the power of the position parameter.</param>
'''<param name="length">The number of bits that the bits should replace.</param>
''' <param name="position">The exponent of 2 where the bits must be placed.</param>
''' <returns></returns>
''' <remarks></remarks>'
<Extension>
Public Function PlaceBits(enumValue As Integer, bits As Integer, length As Integer, position As Integer) As Integer
    If position > 31 Then
        Throw New ArgumentOutOfRangeException(String.Format("The position {0} is out of range for a 32 bit integer.",
                                                            position))
    End If
    Dim positionToPlace = 2 << position
    If bits > positionToPlace Then
        Throw New ArgumentOutOfRangeException(String.Format("The bits {0} must be smaler than or equal to {1}.",
                                                            bits, positionToPlace))
    End If

    'Create  a bitmask (a series of ones for the bits to retain and a series of zeroes for bits to discard).'
    Dim mask As Integer = (1 << length) - 1
    'Use for debugging.'
    'Dim maskAsBinaryString = mask.ToBinaryString'

    'Shift the mask to left to the desired position'
    Dim leftShift = position - length + 1
    mask <<= leftShift
    'Use for debugging.'
    'Dim shiftedMaskAsBinaryString = mask.ToBinaryString'

    'Shift the bits to left to the desired position.'
    Dim shiftedBits = bits << leftShift
    'Use for debugging.'
    'Dim shiftedBitsAsBinaryString = shiftedBits.ToBinaryString'

    'First clear (And Not) the bits to replace, then set (Or) them.'
    Dim result = (enumValue And Not mask) Or shiftedBits
    'Use for debugging.'
    'Dim resultAsBinaryString = result.ToBinaryString'

    Return result
End Function

【讨论】：

【解决方案6】：

您需要一次做一点。使用 or 像您当前正在做的那样将位设置为 1，然后使用以下命令将某些内容设置为 0：

reg_data &= ~ (1 << shift)

【讨论】：

【解决方案7】：

您可以将此动态逻辑用于任意数量的位和任何位域。基本上，您在一个数字位序列中有 3 个部分 -

MSB_SIDE |更改部分 | LSB_SIDE

CHANGED_PART 可以移动到最高 MSB 或 LSB 端。

替换多个位的步骤如下 - 1. 只取 MSB_SIDE 部分，并将所有剩余位替换为 0。 2. 通过在特定位置添加所需的位序列来更新新的位序列。 3. 用原始位序列的 LSB_SIDE 更新整个位序列。

org_no = 0x53513C;
upd_no = 0x333;
start_pos = 0x6, bit_len = 0xA;
temp_no = 0x0;

temp_no = org_no & (0xffffffff << (bit_len+start_pos));  //this is step 1
temp_no |= upd_no << start_pos;  //this is step 2
org_no = temp_no | (org_no & ~(0xffffffff << start_pos));  //this is step 3`

注意：使用 0xffffffff 的掩码被视为 32 位。您可以根据自己的要求进行相应更改。

【讨论】：