如何将 4 个 2 位值合并为 1 个 8 位值？

Question

这段代码是我用来将 4 个 2 位值（无符号字符，但它们只包含 0-3 的值）组合成 1 个无符号字符值的代码

unsigned char nibble = 0;

nibble = (nibble & 0x03) | (output[i] & 0x03);
nibble = (nibble & 0x0C) | (output[i+1] & 0x03) << 2);
nibble = (nibble & 0x30) | (output[i+2] & 0x03) << 4);
nibble = (nibble & 0xC0) | (output[i+3] & 0x03) << 6);

它为除 00 00 00 00 之外的所有内容生成不正确的值（它通常为 2 组不同的 2 位值生成相同的结果）。

我很困惑，因为上面的代码是对 this code 的编辑，它可以很好地将 2 个 4 位值组合成 1 个字节，那么为什么我的版本不将 4 个 2 位值组合成1 个字节？

char byte;
byte = (byte & 0xF0) | (nibble1 & 0xF); // write low quartet
byte = (byte & 0x0F) | ((nibble2 & 0xF) << 4); // write high quartet

我试过把0x03 / 0x0C / 0x30 / 0xC0改成0xC0 / 0x30 / 0x0C / 0x03，还是不对。同样将 & 0x03 更改为 & 0xC0。

Answer 1

因为你每次都清除了半字节的位。

也就是说，当你这样说的时候：

nibble = (nibble & 0xC0)

你真正想说的是"throw away all the work I've done so far, except for the bits at positions 3 and 4"。

此代码（未经测试）可能会解决您的问题：

unsigned char nibble = 0;

nibble |= (output[i  ] & 0x03);
nibble |= (output[i+1] & 0x03) << 2;
nibble |= (output[i+2] & 0x03) << 4;
nibble |= (output[i+3] & 0x03) << 6;

如果真的是真的 output[i+x] 只包含 [0,3] 范围内的值，那么你可以更改代码如下：

unsigned char nibble = 0;

assert(0<=output[i  ] && output[i  ]<=3)
nibble |= output[i  ];
assert(0<=output[i+1] && output[i+1]<=3)
nibble |= output[i+1] << 2;
assert(0<=output[i+2] && output[i+2]<=3)
nibble |= output[i+2] << 4;
assert(0<=output[i+3] && output[i+3]<=3)
nibble |= output[i+3] << 6;

当然，如果您非常非常确定，则可以删除断言。但是您也可以保留它们并让编译器通过使用 NDEBUG 标志 (g++ -DNDEBUG mycode.cpp) 来消除它们。有关详细信息，请参阅 this question。

Answer 2

那是因为在用新位填充 nibble 之前，您要使用一个掩码对其进行过滤，如果有任何东西与它应该做的相反。

nibble = (nibble & 0x03) | (output[i] & 0x03);
nibble = (nibble & 0x0C) | (output[i+1] & 0x03) << 2);
nibble = (nibble & 0x30) | (output[i+2] & 0x03) << 4);
nibble = (nibble & 0xC0) | (output[i+3] & 0x03) << 6);
                   ^^^^ in here you preserve the bits
             you want to replace and zero out everything else

反转掩码会起作用：

nibble = (nibble & ~0x03) | (output[i] & 0x03);
nibble = (nibble & ~0x0C) | (output[i+1] & 0x03) << 2);
nibble = (nibble & ~0x30) | (output[i+2] & 0x03) << 4);
nibble = (nibble & ~0xC0) | (output[i+3] & 0x03) << 6);

但是，由于 nibble 已经以 0 开始，所以您不需要它。只需填充 .

中的位

如何将 4 个 2 位值合并为 1 个 8 位值？

How do I combine 4 2-bit values into 1 8-bit value?

c

c++

bit-manipulation

bit-shift

bit