Блог

#c #embedded #c99 #twos-complement

#c #встроенный #c99 #двойки-дополнение

Вопрос:

 uint32_t a = 0xF9C;
  

 int32_t b = (int32_t)a;
  

 union test
{
    signed temp :12;
}; 
union test x;
x.temp = a;
int32_t result = (int32_t) x.temp;
  

Комментарии:

1. Сколько именно бит?

2. Вам действительно нужно знать, сколько бит, чтобы вы могли узнать знак.

3. в этом примере 12 бит. Но это может измениться

4. Ну, я всегда знаю, сколько битов имеет переменная со знаком. Я внедряю протокол связи. Длина каждой переменной определена. Итак, я знаю, что эта переменная имеет 12 бит, но другие переменные могут иметь разную длину. Итак, я могу использовать решение, о котором я упоминал, но тогда мне нужно объединение для всех размеров от 1-64

5. Как насчет проверки, установлен ли бит со знаком в зависимости от количества битов (сдвиньте свою маску в зависимости от количества битов), затем инвертируйте эту маску, чтобы выбрать значение a. Затем приведите значение к b . и установите бит b со знаком на основе того, что вы извлекли ранее.

Ответ №1:

 unsigned sign_extend(unsigned x, unsigned num_bits)
{
    unsigned f = ~((1 << (num_bits-1)) - 1);
    if (x amp; f)  x = x | f;
    return x;
}


int main(void)
{
    int x = sign_extend(0xf9c, 12);
    printf("%dn", x);

    int y = sign_extend(0x79c, 12);
    printf("%dn", y);
}
  

 -100
1948
  

Комментарии:

1. Без перехода / теста: unsigned sign_extend(unsigned x, unsigned num_bits){unsigned high = 1 << (num_bits-1);x amp;= (1 << num_bits)-1;return (x ^ high) - high;}

Ответ №2:

 // value i of bit-length len is a bitfield to sign extend
// i is right aligned and zero-filled to the left
sext = 1 << (len - 1);
i = (i ^ sext) - sext;
  

 #include <stdio.h>
#include <stdint.h>

int32_t sign_extend (uint32_t x, int32_t len)
{
    int32_t i = (x amp; ((1u << len) - 1)); // or just x if you know there are no extraneous bits
    int32_t sext = 1 << (len - 1);
    return (i ^ sext) - sext;
}

int main(void)
{
    printf("%dn", sign_extend(0xF9C, 12));
    return 0;
}
  

Комментарии:

1. Я понятия не имею, кто такой Генри С. Уоррен-младший, но это не работает и дает неверный результат… Какая логика за этим стоит 1 << (len - 1) ? Ты на самом деле имел в виду (1 << len)-1 ?

2. Генри С. Уоррен-младший, помимо прочего, является автором книги «Хакерский восторг». Это отлично работает, я использовал это много раз. Возможно, мне следовало указать, что i и sext должны иметь подписанные типы. 1 << (len - 1) является маской для знакового бита.

3. Да, этот код действительно полностью отличается от того, что вы опубликовали в первый раз. Но этот код также вызывает неопределенное поведение в случае, если len равен 31 или 32, поскольку можно ожидать, что это допустимый ввод для 32-разрядных чисел без знака. Кроме того, оно не читается. Он также выполняется неоправданно медленно, сравните его, например, с кодом, который я только что создал на ровном месте: godbolt.org/z/v9-8o5 .

4. Кажется, вы пропустили мой комментарий к ответу @ 4386427 :).

5. @Lundin обе подпрограммы выполняют разные функции, зачем их сравнивать?

Ответ №3:

 #include <stdio.h>
#include <stdint.h>

#define NUMBER_OF_BITS 12

int main(void) {
    uint32_t x = 0xF9C;
    int32_t y = (int32_t)(x << (32-NUMBER_OF_BITS)) >> (32-NUMBER_OF_BITS);

    printf("%dn", y);

    return 0;
}
  

Комментарии:

1. определенная реализация означает, что она не будет работать со всеми компиляторами?

2. ДА. Расширение sign является одним из вариантов, оставленных для реализации компилятора стандартом C. Но вы также должны отметить, что представление отрицательных чисел также является таким выбором, поэтому 0xFFFFFF9C не будет -100 с каждым компилятором.

3. @EugeneSh. Однако типы фиксированной длины, такие как int32_t , гарантированно дополняют друг друга. Нет гарантии, что они будут существовать, но если они будут, они будут дополнять друг друга.

4. @ChristianGibbons Вы правы, спасибо, что указали. Я всегда забываю об этом.

5. Вам не нужно беспокоиться, доступны ли типы stdint.h, но писать код, который полагается на поведение, определяемое реализацией, просто плохо. По моему опыту, сдвиги вправо, в частности, непереносимы, примерно на 50% / 50% между арифметическими или логическими сдвигами между реализациями.

Ответ №4:

 int32_t sign_extend(uint32_t x, uint32_t bit_size)
{
    // The expression (0xffffffff << bit_size) will fill the upper bits to sign extend the number.
    // The expression (-(x >> (bit_size-1))) is a mask that will zero the previous expression in case the number was positive (to avoid having an if statemet).
    return (0xffffffff << bit_size) amp; (-(x >> (bit_size-1))) | x;
}
int main()
{

    printf("%dn", sign_extend(0xf9c, 12)); // -100
    printf("%dn", sign_extend(0x7ff, 12)); // 2047

    return 0;
}
  

 #include <stdio.h>
#include <inttypes.h>

int main(void) 
{
  const uint32_t data_length = 8;
  const uint32_t data_mask = (1u << data_length) - 1;

  uint32_t a = 0xF9C;
  a = (a amp; data_mask) | ~data_mask;

  printf("%"PRIX32 "t%"PRIi32, a, (int32_t)a);
}
  

 FFFFFF9C        -100