将位插入 uint16_t答案

【问题标题】：Insert bit into uint16_t将位插入 uint16_t
【发布时间】：2013-12-26 13:02:32
【问题描述】：

在使用uint16_t 时，是否有任何有效的算法允许将位bit 插入到index 的位置？我试过在index之后逐位读取，将所有这些位存储到char的数组中，在index处更改位，增加index，然后再次循环，从数组中插入位，但可以有更好的方法吗？所以我知道如何获取、设置、取消设置或切换特定位，但我想可能有比逐位处理更好的算法。

uint16_t bit_insert(uint16_t word, int bit, int index);
bit_insert(0b0000111111111110, 1, 1); /* must return 0b0100011111111111 */

附：解决方案必须是纯 ANSI 兼容的 C。我知道 0b 前缀可能特定于 gcc，但我在这里使用它是为了让事情更明显。

【问题讨论】：

为什么需要循环？只需同时移动所有相邻的位。你在这里的“插入”是什么意思，你从哪里计算位？在您的代码中，您在索引 0 处插入一个 0 位，但我在左侧和右侧的结果中只看到新的“1”位
过失；这里应该是 1 作为第二个参数，而不是零。

标签： c bit-manipulation bit bit-shift

【解决方案1】：

使用位运算符：

#define BIT_INSERT(word, bit, index)  \
    (((word) & (~(1U << (index)))) | ((bit) << (index)))

【讨论】：

他的意思是“插入”，即将剩余的位向左移动，不将bit分配给index处的位，他从MSB开始计算位
@LưuVĩnhPhúc 他的问题不清楚，因为不清楚提供的示例，所以我将其视为：在位位置 index 计算具有 bit 值的值，其他位设置为那些word.

【解决方案2】：

#include <errno.h>
#include <stdint.h>

/* Insert a bit `idx' positions from the right (lsb). */
uint16_t
bit_insert_lsb(uint16_t n, int bit, int idx)
{
    uint16_t lower;

    if (idx > 15) {
        errno = ERANGE;
        return 0U;
    }

    /* Get bits 0 to `idx' inclusive. */
    lower = n & ((1U << (idx + 1)) - 1);

    return ((n & ~lower) | ((!!bit) << idx) | (lower >> 1));
}

/* Insert a bit `idx' positions from the left (msb). */
uint16_t
bit_insert_msb(uint16_t n, int bit, int idx)
{
    uint16_t lower;

    if (idx > 15) {
        errno = ERANGE;
        return 0U;
    }

    /* Get bits 0 to `16 - idx' inclusive. */
    lower = n & ((1U << (15 - idx + 1)) - 1);

    return ((n & ~lower) | ((!!bit) << (15 - idx)) | (lower >> 1));
}

通常从最低有效位 (lsb) 所在的右侧到最高有效位 (msb) 所在的左侧计算位。我允许通过创建两个函数从任一侧插入。根据问题，预期是bit_insert_msb。

两个函数都执行完整性检查，将errno 设置为ERANGE，如果idx 的值太大则返回0。我还在return 语句中为bit 参数提供了一些C99 的_Bool 行为：0 为0，任何其他值为1。如果您使用C99 编译器，我建议更改bit键入_Bool。然后，您可以直接将(!!bit) 替换为bit。

我很想说它可以优化，但这很可能会降低它的可理解性。

编码愉快！

【讨论】：

【解决方案3】：

如果你从左边数位

mask = (1 << (16 - index + 1)) - 1;  // all 1s from bit "index" to LSB
// MSB of word (from left to index) | insert bit at index | LSB of word from (index-1)
word = (word & ~mask) | (bit << (16 - index)) | ((word & mask) >> 1);

可能有很多更有效的方法，但这种方法很容易理解

【讨论】：

用 0x8ffe 代替示例 0x0ffe 试试这个。这不起作用，因为当您使用 ~ 运算符时，您不小心打开了掩码中的符号位，这将关闭结果中的符号位。
@ChronoKitsune 输入错误，我认为是“-1”，而不是“~”