Đăng mở rộng một số chín-bit trong C

Question

Tôi có một đoạn ngắn, instr, trông như thế này:

1110xxx111111111 

tôi cần phải rút ra khỏi bit 0-9, mà tôi làm với (instr & 0x1FF). Số lượng này sau đó được lưu trữ trong một đoạn ngắn mới. Vấn đề là khi điều này xảy ra, nó sẽ trở thành 0x0000000111111111, không phải 0x1111111111111111 như tôi muốn. Làm thế nào tôi có thể sửa lỗi này? Cảm ơn!

EDIT

Dưới đây là các mã:

short instr = state->mem[state->pc]; 
unsigned int reg = instr >> 9 & 7; // 0b111 
state->regs[reg] = state->pc + (instr & 0x1FF); 

Đây là một mô phỏng mà đọc trong lắp ráp. state là máy, regs[] là các thanh ghi và pc là địa chỉ của lệnh hiện tại trong mem[]. Điều này là tốt nếu chín bit cuối cùng đại diện cho một số dương, nhưng nếu chúng đại diện cho -1, nó được lưu trữ như tất cả 1, được hiểu là một giá trị tích cực bởi mã của tôi.

Answer 1

Bạn có thể thực hiện thủ công: (instr & 0x1FF) | ((instr & 0x100) ? 0xFE00 : 0). Điều này kiểm tra bit dấu (bit trên cùng bạn đang giữ lại, 0x100) và đặt tất cả các bit ở trên nó nếu bit dấu được thiết lập. Bạn có thể mở rộng này đến 5 bit bằng cách điều chỉnh mặt nạ thành 0x1F, 0x10 và 0xFFE0, là 5 bit thấp hơn, bit thứ 5 và tất cả các bit 5-16 tương ứng. Hoặc bạn có thể tìm thấy một số lý do để chỉ định các bit cho phần trên của một chữ ký ngắn và chuyển chúng xuống (nhận được một dấu mở rộng trong quá trình): short x = (instr & 0x1FF) << 7; x >>= 7; Sau này thực sự có thể kết thúc đơn giản hơn trong lắp ráp và sẽ không liên quan đến chi nhánh. Nếu instr là , hãy ký việc này có thể được thực hiện bằng một biểu thức duy nhất: (instr & 0x1FF) <<7>> 7. Kể từ đó đã loại bỏ các bit trên nó đơn giản hóa để instr <<7>> 7. Thay thế 7 bằng 11 cho 5 bit (16-5).

Answer 2

Tôi không chắc chắn cách bạn sẽ nhận được 13 1 bit sau khi mặt nạ với 0x1ff, nhưng điều này sẽ ký gia hạn số 9 bit thành một đoạn ngắn 16 bit. Không đẹp (hoặc đặc biệt hiệu quả), nhưng nó hoạt động:

 
(instr & 0x1ff) | (0xfe00 * ((instr & 0x100) >> 8)) 

Mặt nạ ra bit dấu, chuyển sang vị trí 1 để lấy 0/1. Nhân số này với các bit trên, nếu ký hiệu là 1, thì số 9 bit sẽ là OR'ed với 0xfe, sẽ đặt tất cả các bit phía trên thành 1.

Answer 3

(instr & 0x1FF) * (1 - ((unsigned short)(instr & 0x100) >> 7)) 

Cách hoạt động? Nó chọn bit dấu của bạn và chuyển nó sang vị trí của 2. Điều này được sử dụng để tạo ra một trong hai giá trị 1 (nếu bit dấu hiệu của bạn vắng mặt) hoặc -1 (nếu bit dấu hiệu của bạn đã có mặt).

Giải pháp này không có nhánh và không phụ thuộc vào hành vi không xác định.

Answer 4

Chỉ cần chạm vào điều này để tìm kiếm thứ gì đó khác, có thể hơi muộn, nhưng có thể nó sẽ hữu ích cho người khác. AFAIAC tất cả các lập trình viên C nên bắt đầu lập trình assembler.

Mở rộng ký hiệu dù sao cũng dễ dàng hơn nhiều so với 2 đề xuất khác. Chỉ cần chắc chắn rằng bạn đang sử dụng các biến đã ký và sau đó sử dụng 2 ca.

short instr = state->mem[state->pc]; 
unsigned int reg = (instr >> 9) & 7; // 0b111 
instr &= 0x1ff; // get lower 9 bits 
instr = ((instr << 7) >> 7); // sign extend 
state->regs[reg] = state->pc + instr; 

Nếu biến được ký kết sau đó trình biên dịch C dịch >> để Arithmetic phím Shift phải nơi còn lưu giữ dấu. Hành vi này là nền tảng độc lập. Vì vậy, giả sử rằng instr bắt đầu với 0x1ff thì chúng ta có, < < 7 sẽ SL (Shift Left) giá trị để instr bây giờ là 0xff80, sau đó >> 7 sẽ ASR giá trị để instr bây giờ là 0xffff.

Answer 5

* Không lập chi nhánh yêu cầu *

Xem http://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html#FixedSignExtend cho một danh sách các hacks chút rất hữu ích. Cụ thể, đăng ký mở rộng một số đơn giản như:

/* generate the sign bit mask. 'b' is the extracted number of bits */ 
int m = 1U << (b - 1); 

/* Transform a 'b' bits unsigned number 'x' into a signed number 'r' */ 
int r = (x^m) - m; 

Bạn có thể cần để xóa các bit trên cùng của 'x' nếu họ không zero (x = x & ((1U << b) - 1);) trước khi sử dụng các thủ tục trên.

Nếu số bit 'b' được biết tại thời gian biên dịch (ví dụ, 5 bit trong trường hợp của bạn) thì thậm chí còn có một giải pháp đơn giản hơn (điều này có thể kích hoạt lệnh mở rộng ký hiệu cụ thể nếu bộ xử lý hỗ trợ nó và trình biên dịch là đủ thông minh):

struct {signed int x:5;} s; 
r = s.x = x; 

Answer 6

Đây là cách tinh chỉnh các câu trả lời trước nhưng chưa có giải pháp hoàn toàn chung nào được trình bày cho đến nay. Macro này sẽ mở rộng một giá trị v với sb cho biết số bit bit dựa trên 0 của bit dấu.

#define SIGNEX(v, sb) ((v) | (((v) & (1 << (sb))) ? ~((1 << (sb))-1) : 0)) 

int32_t x; 

SIGNEX(x, 15); // Sign bit is bit-15 (16th from the right) 
SIGNEX(x, 23); // Sign bit is bit-23 (24th from the right) 

Nó sử dụng phân nhánh để tối đa hóa tính di động trên nền tảng thiếu một nhân phần cứng hoặc shifter thùng.

Answer 7

Một giải pháp dễ dàng hơn là điều này, cho x là một số bổ sung 5-bit 2 's, nhìn:

z = (x^16)-16