4.5 Битовые операции

Octave предоставляет ряд функций для манипулирования числовыми значениями побитово. Основные функции для установки и получения значений отдельных битов — это bitset и bitget.

C = bitset (A, n)

C = bitset (A, n, val)

Установка или сброс бита(ов) n для целых беззнаковых чисел в A.

Наименее значимый бит имеет n = 1. val = 0 сбрасывает биты, а val = 1 устанавливает биты. Если val не указан, он по умолчанию равен 1 (установка бита). Все входные данные должны иметь одинаковый размер или быть скалярными.

Пример 1: Установка нескольких битов

x = bitset (1, 3:5)
  ⇒ x =

   5    9   17

dec2bin (x)
  ⇒
     00101
     01001
     10001

Пример 2: Сброс и установка битов

x = bitset ([15 14], 1, [0 1])
  ⇒ x =

   14    15

См. также: bitand, bitor, bitxor, bitget, bitcmp, bitshift, intmax, flintmax.

c = bitget (A, n)

Возвращает состояние бита(ов) n для целых беззнаковых чисел в A.

Наименее значимый бит имеет n = 1.

bitget (100, 8:-1:1)
⇒ 0  1  1  0  0  1  0  0

См. также: bitand, bitor, bitxor, bitset, bitcmp, bitshift, intmax, flintmax.

Аргументы всех побитовых операций Octave могут быть скалярными или массивами, за исключением bitcmp, где аргумент k должен быть скалярным. В случае, если более одного аргумента является массивом, все аргументы должны иметь одинаковую форму, и побитовая операция применяется к каждому элементу аргумента по отдельности. Если хотя бы один аргумент является скаляром, а другой — массивом, скалярный аргумент дублируется. Следовательно

bitget (100, 8:-1:1)

эквивалентно

bitget (100 * ones (1, 8), 8:-1:1)

Следует отметить, что все значения, передаваемые функциям побитовой обработки Octave, рассматриваются как целые числа. Таким образом, даже если в примере для bitset выше передаётся значение с плавающей точкой 10, оно обрабатывается как биты [1, 0, 1, 0], а не как биты представления числа с плавающей точкой 10.

Поскольку максимальное значение, которое может быть представлено числом, имеет важное значение для побитовой обработки, особенно при формировании масок, Octave предоставляет две вспомогательные функции: flintmax для целых чисел с плавающей точкой и intmax для целочисленных объектов (uint8, int64 и т. д.).

Octave также включает основные побитовые операторы «и», «или» и «исключающее или».

bitand (x, y)

Возвращает побитовую операцию «и» для неотрицательных целых чисел.

x, y должны находиться в диапазоне [0, intmax]

См. также: bitor, bitxor, bitset, bitget, bitcmp, bitshift, intmax, flintmax.

bitor (x, y)

Возвращает побитовую операцию «или» для неотрицательных целых чисел x и y.

См. также: bitor, bitxor, bitset, bitget, bitcmp, bitshift, intmax, flintmax.

bitxor (x, y)

Возвращает побитовую операцию «исключающее или» для неотрицательных целых чисел x и y.

См. также: bitand, bitor, bitset, bitget, bitcmp, bitshift, intmax, flintmax.

Побитовый оператор «не» — это унарный оператор, который выполняет логическое отрицание каждого бита значения. Для этого необходимо определить маску, относительно которой происходит отрицание. Побитовый оператор «не» в Octave — это bitcmp.

bitcmp (A, k)

Возвращает k-битовое дополнение целых чисел в A.

Если k опущено, используется значение по умолчанию k = log2 (flintmax) + 1.

bitcmp (7,4)
  ⇒ 8
dec2bin (11)
  ⇒ 1011
dec2bin (bitcmp (11, 6))
  ⇒ 110100

См. также: bitand, bitor, bitxor, bitset, bitget, bitcmp, bitshift, flintmax.

Octave также предоставляет возможность побитового сдвига влево и вправо.

bitshift (a, k)

bitshift (a, k, n)

Возвращает сдвиг бита k беззнаковых целых чисел n-разрядности в a.

Положительное значение k приводит к сдвигу влево; отрицательное значение — к сдвигу вправо.

Если n опущено, оно по умолчанию равно 64. n должно быть в диапазоне [1,64].

bitshift (eye (3), 1)
⇒
2 0 0
0 2 0
0 0 2


bitshift (10, [-2, -1, 0, 1, 2])
⇒ 2   5  10  20  40

См. также: bitand, bitor, bitxor, bitset, bitget, bitcmp, intmax, flintmax.

Биты, сдвинутые за пределы значения с обоих концов, теряются. Octave также использует арифметические сдвиги, где бит знака значения сохраняется во время сдвига вправо. Например:

bitshift (-10, -1)
⇒ -5
bitshift (int8 (-1), -1)
⇒ -1

Обратите внимание, что bitshift (int8 (-1), -1) является -1, так как двоичное представление -1 в типе данных int8 равно [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1].