如何按位而不是数字但不否定符号位？ [关闭]答案

【问题标题】：How to get the bitwise not of a number but do not negate the sign bits? [closed]如何按位而不是数字但不否定符号位？ [关闭]
【发布时间】：2016-05-30 20:43:08
【问题描述】：

我有一个代表掩码的数字，我想得到负掩码（0110，即 6）。我想不按位做，但似乎它也否定了符号位，我得到了一个不需要的值......

size_t msk = 9; // that is 1001, or 000...01001 on more bits
size_t nMsk = ~msk; // this I want to be 6, that is 0110, but bitwise not  
                    // is negating all the bits, so I get 111...10110

有没有快速的方法（没有循环）？

编辑更多信息：

我在其中一个答案的评论中添加了一些更好的案例：在我的例子中，16 是 100000000，~16 不是 111011111111，而是 000011111111

【问题讨论】：

这是干什么用的？你确定这是问题吗？通常当人们想要这样的东西时，事实证明他们被额外的设置位分散了注意力，结果证明他们不是问题。如果您使用 4 位数字，那很简单：nMsk = msk ^ 15
不，我正在处理更大的数字，但在 4 位上显示它很容易 :) 抱歉
唯一的方法是对设置为 1 的值进行异或运算，直到 the highest bit in your input。
size_t 未签名！因此，根据定义，它没有符号位。你的问题不清楚。
@sop：不，不是。这可能是一个 XY 问题。您提出的“解决方案”背后的实际问题是什么？

标签： c++ c

【解决方案1】：

如果您希望您的值按照您的要求为 6，那么您需要删除它前面的所有未使用的位。

size_t nMsk = (~msk) & 0xF;

用0xF 屏蔽它，它等于二进制中的1111 将删除除最后4 位之外的所有位，从而产生您想要的值。

【讨论】：

这个答案很不错，但是如果我不知道掩码使用的位数，我该怎么办？
@sop 在这一点上，我认为您需要告诉我们您为什么要这样做，因为一开始这样做似乎很奇怪。

【解决方案2】：

OP 在一条评论中说他事先不知道位数。解决此问题的一种方法是使用查找表。一个 8 位的例子是

uint8_t lookup[] = { 0, 1, 3, 7, 15, 31, 63, 127, 255 };
result ^= lookup [numberofbits];

【讨论】：

除了OP还需要查找数字中的位数，这可能需要循环。

【解决方案3】：

如果您对正在使用的最大位数做出假设，则无需太多魔法即可获得“所有位等于或低于最高设置位”的掩码（尽管魔法可能更快）

size_t m = msk;
m |= m >> 1;
m |= m >> 2;
m |= m >> 4;
m |= m >> 8;
m |= m >> 16;
m |= m >> 32; // if size_t is more than 32 bits

然后与它进行异或：

nMsk = msk ^ m;

虽然这是一个不寻常的操作，但我仍然怀疑你的意思是别的。

【讨论】：

确实不是循环，而是展开循环。
是的，最后我使用了循环，但我认为可能有更简单的方法可以做到这一点，我认为循环是可以的

【解决方案4】：

符号位只是反转，因为 ~ 不考虑有符号/无符号。示例：

uint8_t a = 54; /*     0011 0110 */
uint8_t b = ~a; /* 201 1100 1001 */

int8_t c = 54; /*      0011 0110 */
int8_t d = ~c; /* -55  1100 1001 */

如果只想反转部分位，可以使用异或代替，例如：

uint8_t a = 54;     /*     0011 0110 */
uint8_t b = a ^ 15; /* 57  0011 1001 */

【讨论】：

我也测试了这个想法，但似乎我应该知道掩码使用的位数，但我不确定这是固定的......这就是为什么我要求的东西知道从我的号码中删除 1s
您的用例到底是什么？
我的情况是 0x1b7，我期望的是 0x48，但我希望它也适用于 0x10（即返回 0xF）

【解决方案5】：

这是我的尝试 (see the output)：

#include <climits>
#include <cmath>
#include <bitset>
#include <iostream>

template <typename T>
T build_mask(T num) {
    const int up_to_bit = ceil(log2(num));
    for (int i = 0; i < up_to_bit; i++)
        num |= 1 << i;
    return num;
}

template <typename T>
std::bitset<sizeof(T) * CHAR_BIT> get_bits(T num) {
    return std::bitset<sizeof(T) * CHAR_BIT>(num);
}

int main() {
    int32_t msk = 9;
    int32_t nMsk = ~msk & build_mask(msk);

    std::cout << "value: " << msk << std::endl;
    std::cout << "bits : " << get_bits(msk) << std::endl;
    std::cout << "mask : " << get_bits(build_mask(msk)) << std::endl;

    std::cout << "value: " << nMsk << std::endl;
    std::cout << "bits : " << get_bits(nMsk) << std::endl;

    return 0;
}

【讨论】：

【解决方案6】：

如何通过按位异或保留符号位：

size_t nMsk = ~msk ^ (1 << ((sizeof(size_t) * CHAR_BIT) - 1));

它将首先反转掩码，然后切换符号位。

【讨论】：

这就是线索，它被转移到符号位的位置
对于 4 字节的 size_t，移位将是 1 << (4-2)，而不是预期的 1 << (32 - 1)。（假设系统有8位字节）
对不起，你完全正确，我想我在回答你的时候还没有完全清醒；）
好的，“符号位”是指 x 位掩码前面的 1（例如，16 是 100000000，~16 不是 111000000000，在我的情况下是 000011111111）