替换int的前位答案

【问题标题】：Replacing front bits of an int替换int的前位
【发布时间】：2016-12-09 09:50:02
【问题描述】：

替换给定 int 的第一个 x 位：

要替换的位数
一个新的位序列

例如：将前 4 位替换为 5 个 位序列 (1100 -> 10111)

1100 0010 1001 -> 1 0111 0010 1001

我知道如何使用std::bitset 翻转长度相同的位，但如果序列小于或大于第一个序列，我该怎么做？

编辑：为了澄清，我需要用另一个特定数量的位替换一定数量的最高有效位。我不需要算法来检查 int 是否太短而无法替换 4 位，我会处理的。我只需要切断 x 位并连接 y 位，给定一个 int（转换为位）

【问题讨论】：

一个关于术语的小注释：通常低位被认为是“第一个”。二进制值通常用左边的最高（或“最后”）位和右边的低位（如普通十进制数）写入。
数字2的前5位是什么？
定义“第一”。
用int代替bitset，可以使用shift right operator >>
bitset 和 int 都有固定的位数，但有时不写入前导零。因此，您可能不是用 5 位替换前 4 位，而是将 5 位“01100”替换为其他 5 位：“10111”。

标签： c++ bit-manipulation

【解决方案1】：

要么 first 意味着从被认为是最高有效位 (hsb) 的位序列中的某个位置开始，这意味着必须首先知道在哪里进行操作，并且 first 会改变，因为序列将包含更多或更少的位.
或者 first 表示最低有效位 (lsb)，在这种情况下，需要左移/右移来更改要替换的序列，使其具有与新序列相同的大小。

00000100100011101001  
     ^hsb          ^lsb (which is actually first?)

顺便说一句：如果您希望序列在不指定何时构建的情况下增长，您可能需要查看boost.dynamic_bitset

【讨论】：

【解决方案2】：

也许你可以....？

std::size_t x =3113; // which is 1100 0010 1001
std::size_t y =x%256; // remain of 2^8
x =y +23 *256; // add 1 0111 0000 0000

【讨论】：

【解决方案3】：

我不记得执行此操作所需的 C++ 函数，但我可以编写算法来实现您想要的输出。

let,
int x = 0;
int n = 2; //number of bits to be replaced
int num = 11010; // 32 bit number to be manipulated with leading 0's
int unchanged_bits = bit seq length of num - n  
bit_seq = 101; so 11 will be replaced by 101 and 010 will be unchanged

do left shift x unchanged_bits times and add 1 each time // you will get 111 with leading 0's

now do logical & between num and 111 // you will get num with unchanged bits 010 with leading 0's

now left shift the given bit_seq 3 times// since length of 010 is 3 and you will get 101000

Now do logical OR between 101000 and 010 with leading 0's

Thus you will get desired output

【讨论】：

【解决方案4】：

Result = [ Input-Pattern | Remains-after-MSBs-Trimmed-Out ]

您可以使用floor(log2(n)) 找到最高设置位（hsb），使用numeric_limits<T>::digits 找到输入数字x 中的位数。

size_t afterBitPos = floor(log2(x)) - numOfBitsToBeReplaced + 1;
size_t numberOfBits = (std::numeric_limits<unsigned>::digits - floor(log2(x)) - 1 + numOfBitsToBeReplaced );

//Clear "numberOfBits" MSBs
x <<= numberOfBits;
x >>= numberOfBits;

pattern <<= afterBitPos; //Position them in MSB positions.

x = x | pattern;

Live demo.

【讨论】：

【解决方案5】：

如果你想用一些新的位序列new_bits 替换整数n 的前x 位（在我的代码中我使用size_repl 而不是x），你可以使用这个函数（假设函数first_set返回设置的第一位）：

int replace_first_bits(unsigned int n, int size_repl, int new_bits){
    int first = first_set(n);
    if (first < 0){
        //if no bit is set in n => n = 0 => return new_bits (CHANGE IF NECESSARY)
        return new_bits; 
    }

    //replace bits `first` untill `(first+size-1)` => bits from `first+size` untill last bit stay the same
    int mask_size = (sizeof(unsigned int) << 3) - (first+size_repl);
    if (mask_size < 0){
        // size_repl is greater than the length of n in binary notation 
        //     => replace much more than what is used => just replace everything (CHANGE IF NECESSARY)
        return new_bits;
    }
    int mask = (1 << mask_size) - 1;
    return (new_bits << mask_size) + (n & mask);
}

我已经像这样实现了first_set：

int first_set(unsigned int i){
    int count = sizeof(unsigned int) << 3;
    unsigned int n = i;
    while(n){
        n = n >> 1;
        count--;
    }
    return count;
}

您可能会注意到我使用了unsigned int 而不是int。这是因为在（有符号的）int 的情况下，如果它是负数，那么第一位将为 1。

我要补充的另一件事是，我认为最左边的位是第 0 位，最右边的位是第 31 位（对于 32 位整数）。通过使用sizeof(unsigned int)，我确信此代码适用于任何大小的int。

Here 是您给出的示例的代码演示：将1100 0010 1001 (= 3113) 的前 4 位替换为 10111 (= 23)。

希望对你有帮助。

PS：演示输出中的最后一行帮助我计算位序列中位的索引。

【讨论】：