从 C# 中的恒定位宽扩展符号答案

【问题标题】：Sign extending from a constant bit width in C#从 C# 中的恒定位宽扩展符号
【发布时间】：2011-04-28 05:20:48
【问题描述】：

我有一个长度为 5 位的值。 4 位决定数字，第 5 位决定符号，保持 -16 和 +15 之间的任何值。如何在 C# 中完成从恒定位宽扩展的符号？我知道在 C 中，我可以使用类似以下内容来完成此操作：

int x; // convert this from using 5 bits to a full int
int r; // resulting sign extended number goes here
struct {signed int x:5;} s;
r = s.x = x;

如何在 C# 中做类似的事情？

【问题讨论】：

对不起，我不会解决您的问题，但我不知道您可以在 C 中做到这一点！您可以创建任意位长变量吗？我在哪里可以找到这方面的更多信息？
哈哈看看这个网站：graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html

标签： c# c binary bit-manipulation signed

【解决方案1】：

你的意思不是很清楚，但它可能很简单：

int fiveBits = normal & 0x1f;

反过来：

int normal =  fiveBits < 16 ? fiveBits : fiveBits | -32;

如果您能建议一些原始输入和所需输出，那将有所帮助。

【讨论】：

嘿乔恩。简单地说，我有一个值，它包含在一个 sbyte 中。根据定义，这个 sbyte 的长度是 8 位。我只关心前 5 位。我试图从这 5 位中提取的值实际上是一个半字节（4 位）的长度，因此保持在 0-15 之间的值。 5 咬确定符号（从而使我的可能值范围为 -16 到 +15）。因此，例如，如果我的 sbyte 值等于 10（二进制 01010），那么我的结果应该是 10。如果我的 sbyte 值等于 26（二进制 11010），那么我的结果应该是 -6（因为我的第 5 位是1 或签名）。这有意义吗？
@icemanind：所以我给了你一个使用int 的例子——你应该能够在每种情况下都将结果转换为sbyte。
有点小气，但我会选择int normal = (fiveBits & 16) == 0 ? fiveBits : fiveBits | -32;。小于比较实际上并不能确保设置了第 5 位（符号位）。使用按位与运算仅测试位 5。如果您在周围反弹了很多这些值，您可以创建一个 FiveBits 结构并实现与 Int32 的隐式类型转换。例如：public static implicit operator int(FiveBits fiveBits) { return (fiveBits.Value & 16) == 0 ? fiveBits.Value : fiveBits.Value | -32; }。这将提供类型安全并防止转换错误。好玩！

【解决方案2】：

执行左移，然后执行算术右移，将符号位移到高位，然后返回。算术右移将为您执行符号扩展。

当然，这取决于是否有有效的算术移位操作。抽象的 C 语言没有（不管它是否有效，它是由实现定义的），但大多数实现都可以。我不确定 C#，但我猜它有一个。

【讨论】：

【解决方案3】：

我只是在编写一个 C 函数（因为我并不真正了解 C#），它将使用我知道在 C# 中可用的操作来执行此操作。

int five_bit_to_signed(int five_bit) {
     int sh = (sizeof(int)*8)-5;
     int x = five_bit << sh; // puts your sign bit in the highest bit.
     return x >> sh;  // since x is signed this is an arithmatic signed shift
}

【讨论】：

不是sizeof(int)-5，而是sizeof(int)*8-5，或者，根据C#定义，直接32-5。

【解决方案4】：

从您的问题来看，您似乎希望拥有一个可以轻松转换为 int 类型的结构：

struct FiveBit
{
  public int bits;

  public static implicit operator int(FiveBit f)
  {
    return (f.bits & 0x10) == 0 ? f.bits : f.bits | -32;
  }

  public static implicit operator FiveBit(int r)
  {
    return new FiveBit() { bits = r & 0x1f };
  }
}

下面是一个用法示例：

class FiveBitTest
{
  static void Main(string[] args)
  {
    FiveBit f = new FiveBit();
    int r; // resulting sign extended number goes here

    f.bits = 0;
    r = f;
    Console.WriteLine("r = {0}, f.bits = 0x{1:X}", r, f.bits);

    f.bits = 0x1f;
    r = f;
    Console.WriteLine("r = {0}, f.bits = 0x{1:X}", r, f.bits);

    r = -2;
    f = r;
    Console.WriteLine("r = {0}, f.bits = 0x{1:X}", r, f.bits);
}

上面的输出是：

r = 0, f.bits = 0x0
r = -1, f.bits = 0x1F
r = -2, f.bits = 0x1E

【讨论】：

【解决方案5】：

我知道这是一个老问题，但对于未来的搜索者，我有更多信息。

C# 不支持自定义位宽，但它支持二进制操作和 getter/setter，这使得添加兼容层相对容易。例如，如果您想将原始数据存储在 byte _num 中，但希望能够使用标准 C# sbyte 与之交互，您可以使用以下内容：

byte _num;
sbyte num {
    get
    {
        return (sbyte)(((_num & 0x10) << 3) | (_num & 0x0F));
    }
    set
    {
        _num = (byte)((value & 0x0F) | ((value & 0x80) >> 3));
    }
}

这种外壳在与低级固件或嵌入式项目交互时特别有用。

【讨论】：