4.5 Битовые операции

Octave предоставляет ряд функций для обработки числовых значений побитово. Основные функции для установки и получения значений отдельных битов — bitset и bitget.

: C = bitset (A, n) ¶

: C = bitset (A, n, val) ¶

Устанавливает или сбрасывает бит(ы) n для целых беззнаковых чисел в A.

Самый младший бит имеет номер 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 скалярами.

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.

Самый младший бит имеет номер 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 скалярами или массивами, за исключением bitcmp, где аргумент k должен быть скаляром. В случае, когда более одного аргумента является массивом, все аргументы должны иметь одинаковую форму, и побитовая операция применяется к каждому элементу аргумента индивидуально. Если хотя бы один аргумент — скаляр, а другой — массив, то скалярный аргумент дублируется. Таким образом

bitget (100, 8:-1:1)

равно

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

Следует отметить, что все значения, передаваемые в побитовые функции Octave, обрабатываются как целые числа. Поэтому, даже если в примере для bitset выше передаётся значение с плавающей точкой 10, оно обрабатывается как биты [1, 0, 1, 0] вместо битов представления числа с плавающей точкой в формате 10.

Поскольку максимальное значение, которое может представлять число, важно для побитовой обработки, особенно при формировании масок, Octave предоставляет две служебные функции: flintmax для целых чисел с плавающей точкой и intmax для целочисленных объектов (uint8, int64, и т. д.).

Octave также включает основные побитовые операции "и", "или" и "исключающее или".

: bitand (x, y) ¶

Возвращает побитовую операцию "и" для неотрицательных целых чисел.

x, y должны быть 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.

Побитовая операция "не" — это унарная операция, которая выполняет логическое отрицание каждого бита значения. Для этого необходимо определить маску, относительно которой происходит отрицание. Побитовая операция "не" в Octave — bitcmp.

: bitcmp (A, k) ¶

Возвращает дополнение по модулю 2 к k для целых чисел в A.

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

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

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

Octave также позволяет выполнять побитовые сдвиги влево и вправо.

: bitshift (a, k) ¶

: bitshift (a, k, n) ¶

Возвращает результат сдвига на k бит для целых беззнаковых чисел в a с длиной n бит.

Положительное k — сдвиг влево; отрицательное значение — сдвиг вправо.

Если n опущено, он по умолчанию равен 64. n должен 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.

Бита, сдвинутые за пределы значения с обоих концов, теряются. Octave также использует арифметические сдвиги, где знаковый бит сохраняется при сдвиге вправо. Например:

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

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