4.5 Побитовые операции

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

: B = bitset (A, n)

: B = bitset (A, n, val)

Установить или сбросить бит(ы) в позиции n беззнаковых целых чисел в A.

Младший значащий бит имеет номер n = 1. Значение val = 0 сбрасывает биты, а val = 1 устанавливает их. Если val не задано, по умолчанию используется значение 1 (установить бит). Все входные данные должны иметь одинаковый размер или быть скалярами.

Пример 1: установить несколько битов

x = bitset (1, 3:5)
  ⇒ x =

   5    9   17

dec2bin (x)
  ⇒
     00101
     01001
     10001

Пример 2: сбросить и установить биты

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

   14    15

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

: b = bitget (A, n)

Вернуть значение бита(ов) в позиции(ях) n беззнаковых целых чисел в A.

Младший значащий 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, аргумент k которого должен быть скаляром. Если массивами являются несколько аргументов, все они должны иметь одинаковую форму, и побитовый оператор применяется отдельно к каждому элементу каждого аргумента. Если один аргумент является скаляром, а другой — массивом, скалярный аргумент дублируется. Поэтому

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. Поэтому, хотя в приведенном выше примере для bitset передается число с плавающей точкой 10, оно рассматривается как биты [1, 0, 1, 0], а не как биты представления 10 в собственном формате с плавающей точкой.

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

В Octave также реализованы базовые побитовые операторы «И», «ИЛИ» и «исключающее ИЛИ».

: z = bitand (x, y)

Вернуть побитовое И для неотрицательных целых чисел.

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

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

: z = bitor (x, y)

Вернуть побитовое ИЛИ для неотрицательных целых чисел x и y.

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

: z = bitxor (x, y)

Вернуть побитовое 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. Чтобы эта операция имела смысл, необходимо определить маску, относительно которой инвертируется значение. Побитовый оператор «НЕ» в Octave — bitcmp.

: C = bitcmp (A, k)

Вернуть k-битное дополнение целых чисел в A.

Если k не задано, предполагается 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.

В Octave также предусмотрен побитовый сдвиг значений влево и вправо.

: B = bitshift (A, k)

: B = bitshift (A, k, n)

Вернуть результат сдвига на k бит беззнаковых целых чисел в A, состоящих из n цифр.

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

Если n не задано, по умолчанию используется значение 64. n должно находиться 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 любой из концов значения, теряются. Octave также использует арифметические сдвиги, при которых знаковый бит значения сохраняется при сдвиге вправо. Например:

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

Обратите внимание, что bitshift (int8 (-1), -1) — это -1, поскольку битовое представление -1 в типе данных int8 имеет вид [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1].