如何使用 uint64_t 数据类型在 C 中实现位图数组？

Question

我正在尝试在 C 中实现位图数组。我已阅读并复制粘贴此 link：What is a bitmap in C?

#include <limits.h>    /* for CHAR_BIT */
#include <stdint.h>   /* for uint32_t */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef uint32_t word_t; // I want to change this, from uint32_t to uint64_t
enum { BITS_PER_WORD = sizeof(word_t) * CHAR_BIT };
#define WORD_OFFSET(b) ((b) / BITS_PER_WORD)
#define BIT_OFFSET(b)  ((b) % BITS_PER_WORD)

void set_bit(word_t *words, int n) { 
  words[WORD_OFFSET(n)] |= (1 << BIT_OFFSET(n));
}

void clear_bit(word_t *words, int n) {
  words[WORD_OFFSET(n)] &= ~(1 << BIT_OFFSET(n)); 
}

int get_bit(word_t *words, int n) {
  word_t bit = words[WORD_OFFSET(n)] & (1 << BIT_OFFSET(n));
  return bit != 0; 
}

int main(){
  printf("sizeof(word_t)=%i\n",sizeof(word_t));
  printf("CHAR_BIT=%i\n",CHAR_BIT);
  printf("BITS_PER_WORD=%i\n",BITS_PER_WORD);
  word_t x;

  set_bit(&x, 0);
  printf("x=%u\n",x);
  set_bit(&x, 1);
  printf("x=%u\n",x);
  set_bit(&x, 2);
  printf("x=%u\n",x);

  return 0;
}

使用uint32_t，代码运行良好。它打印 x 值：1、3 和 7，分别像这样：

[izzatul@mycomputer latihan]$ ./a.out
sizeof(word_t)=8
CHAR_BIT=8
BITS_PER_WORD=64
x=1
x=3

x=7

没用。 x 值变为 1295807169 等，这出乎我的意料。我希望它和以前一样（1、3、7）。有人可以帮我修复该代码吗？

我知道“<<”是位移位，就是把位向左移动（或者向右加0）。但是我还是不知道怎么自己修改代码。

Answer 1

问题在于代码使用了 1 整数常量。所有此类整数常量都具有与变量一样的类型，并且默认为 int，这可能与您系统上的 int32_t 相同。

将像 int32_t 这样的有符号整数左移 30 位以上会调用未定义的行为，因为您会将数据移入符号位。根据经验，切勿将带符号变量与按位运算符一起使用。

这种情况下的正确解决方法是将 1 << BIT_OFFSET(n) 的每个实例替换为：

(word_t)1 << BIT_OFFSET(n)

或者使用 1ull 后缀，但这可能会在较小的系统上产生不必要的缓慢代码。

请注意，printf 的正确格式说明符是 inttypes.h 中的 printf("x=%"PRIu64 "\n",x);。

如何使用 uint64_t 数据类型在 C 中实现位图数组？

How to implement bitmap array in C using uint64_t data type?

c

64-bit

bitmap