C# 从第一个有效位开始获取 uint32 的高 4 位答案

【问题标题】：C# getting upper 4 bits of uint32 starting with first significant bitC# 从第一个有效位开始获取 uint32 的高 4 位
【发布时间】：2017-05-11 09:25:12
【问题描述】：

我的需要是 - 有一些（实际上是伪）随机数 uint32，我需要它的 4 个第一位表示第 1 位，而不是 0，例如

...000100101 => 1001

1000...0001 => 1000

...0001 => 0001

...0000 => 0000

等我知道我必须使用这样的东西

uint num = 1157 (some random number)
uint high = num >> offset

问题是 - 我不知道第一位在哪里，所以我不能将>> 与常量变量一起使用。谁能解释一下如何找到这个offset？

【问题讨论】：

是否保证有这样的位。在0000 或0010 的情况下会发生什么？

标签： c# bit-manipulation uint32

【解决方案1】：

确定最重要的非零位的位置与计算以 2 为底的对数相同。在现代 CPU 上可以使用“位移技巧”快速做到这一点：

int GetLog2Plus1(uint value)
{
    value |= value >> 1;
    value |= value >> 2;
    value |= value >> 4;
    value |= value >> 8;
    value |= value >> 16;
    value -= value >> 1 & 0x55555555;
    value = (value >> 2 & 0x33333333) + (value & 0x33333333);
    value = (value >> 4) + value & 0x0F0F0F0F;
    value += value >> 8;
    value += value >> 16;
    value &= 0x0000003F;
    return (int) value;
}

这将返回一个从 0 到 32 的数字：

价值 |日志2 + 1 --------------------------------------------+------ --- 0b0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000U | 0 0b0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0001U | 1 0b0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0010U | 2 0b0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0011U | 2 0b0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0100U | 3 ... 0b0111_1111_1111_1111_1111_1111_1111_1111U | 31 0b1000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000U | 32 0b1000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0001U | 32 ... | 0b1111_1111_1111_1111_1111_1111_1111_1111U | 32

（数学挑剔者会注意到 0 的对数是未定义的。但是，我希望上表演示了如何处理它并对这个问题有意义。）

如果值小于 8（其中 log2 + 1 为

var log2Plus1 = GetLog2Plus1(value);
var bitsToShift = Math.Max(log2Plus1 - 4, 0);
var upper4Bits = value >> bitsToShift;

【讨论】：

【解决方案2】：

您可以先计算最高有效位 (HSB)，然后进行相应的移位。你可以这样：

int hsb = -4;
for(uint cnum = num; cnum != 0; cnum >>= 1, hsb++);
if(hsb < 0) {
    hsb = 0;
}
uint result = num >> hsb;

所以我们首先要检测最高设置位的索引（或该索引减四）。我们通过递增hsb 并将cnum（num 的副本）向右移动，直到cnum 中不再有设置位。

接下来，我们确保存在这样的设置位，并且它至少具有索引 4（如果没有，则什么也不做）。结果是原来的num 向右移动了hsb。

如果我在0x123 上运行它，我会在csharp 交互式shell 中得到0x9：

csharp> uint num = 0x123;
csharp> int hsb = -4;
csharp> for(uint cnum = num; cnum != 0; cnum >>= 1, hsb++);
csharp> if(hsb < 0) {
      >     hsb = 0;
      > }
csharp> uint result = num >> hsb;
csharp> result
9

0x123 是二进制的0001 0010 0011。所以：

0001 0010 0011
   1 001

而1001 是9。

【讨论】：