C++ - 将 int 拆分为两个较小的数据类型答案

【问题标题】：C++ - Splitting int into two smaller data typesC++ - 将 int 拆分为两个较小的数据类型
【发布时间】：2013-11-04 19:04:05
【问题描述】：

我正在尝试将一个 int 变量拆分为任意长度的两部分（即：将 32 位拆分为 31 位和 1 位、30 位和 2 位、16 位和 16 位、1 位和 31 位等）。

我尝试使用按位移位运算符来实现它，但似乎无法正常工作。

int botLength = 4;
int start = ~0;
int top = start << botLength;
int bottom = start - top;

std::cout << "Top:    " << std::bitset<32>(top) << std::endl;
std::cout << "Bottom: " << std::bitset<32>(bottom) << std::endl;

这个输出

Top:    11111111111111111111111111110000
Bottom: 00000000000000000000000000001111

随心所欲：

Top:    00001111111111111111111111111111
Bottom: 00000000000000000000000000001111

我想我可以通过将代码更改为以下内容来解决此问题：

int botLength = 4;
int start = ~0;
int top = start << botLength;
int bottom = start - top;
top = top >> botLength; //added this

std::cout << "Top:    " << std::bitset<32>(top) << std::endl;
std::cout << "Bottom: " << std::bitset<32>(bottom) << std::endl;

然而，这似乎添加了 1 作为填充，因为它输出如下：

Top:    11111111111111111111111111111111
Bottom: 00000000000000000000000000001111

任何人都可以提出解决此问题的方法吗？

【问题讨论】：

我认为使用 unsigned int 可以解决问题，但我不完全确定。
只是为了好玩，std::cout << start << std::endl。我想你可能会对结果感到惊讶。
打印 -1，但我仍然对为什么使用 unsigned 来修复它感到困惑。无符号不只是告诉编译器如何解释数据吗？实际的二进制文件仍然应该以与 > 相同的方式受到影响（至少我是这么认为的，但它显然没有；））

标签： c++ split bit-manipulation

【解决方案1】：

您应该使用诸如uint32_t 之类的无符号值来解决您的问题。使变量top无符号。

变量top 已在您的代码中签名

int botLength = 4;
int start = ~0;
int top = start << botLength;

上面的代码在top中放了一个负值，那么最左边的符号位（最高有效位）就是1。

int bottom = start - top;
top = top >> botLength;

每次右移以保留符号后，符号位将再次设置为1。所以，你有所有位 1。

总之，编译器尝试在每次移位操作后保留有符号整数值的符号。所以，这个机制会影响你的算法，你不会得到正确的结果。

【讨论】：

确实如此 :) 但现在我很好奇，为什么？
因为如果使用有符号整数并且最高有效位为 1，那么如果将值向右移动，最高有效位将得到 1 而不是 0。

【解决方案2】：

因为在 C 和 C++ 中int 被视为有符号数，所以右移运算符复制最高有效位，它表示符号。带符号的数字编码为Two's complement。

您应该切换到unsigned 以在右移时清除最高位，或者您也可以使用动态转换，例如：

unsigned bits = 1;
int s = -1;
s = s >> bits;

int u = -1;
u = unsigned(u) >> bits;

在此之后，s 将为 -1 (0xFFFFFFFF)，而 u 将为 2147483647 (0x7FFFFFFF)

【讨论】：

【解决方案3】：

有符号值的最高有效位指示该值是负数还是正数。正如 M M. 所指出的，如果您右移一个负数，则该操作会将符号位扩展到高位。

除以 2 相当于右移一位。如果你将 -4 除以 2，你会得到 -2，而不是我认为如果你不扩展符号会得到的 6。

【讨论】：