c - 什么是位掩码？

Question

我是 C 编程的新手，我遇到了位掩码。位掩码的一般概念和作用是什么？

非常感谢示例。

Answer 1

掩码定义了您要保留的位以及要清除的位。

掩码是对值应用掩码的行为。这是通过执行以下操作实现的:

• 按位与运算以提取值中位的子集
• 按位或运算以设置值中位的子集
• 按位异或以切换值中位的子集

下面是提取值中位的子集的示例:

Mask:   00001111b
Value:  01010101b

将掩码应用于值意味着我们要清除前(高)4 位，并保留后(低)4 位。因此我们提取了低 4 位。结果是:

Mask:   00001111b
Value:  01010101b
Result: 00000101b

屏蔽是使用 AND 实现的，所以在 C 中我们得到:

uint8_t stuff(...) {
  uint8_t mask = 0x0f;   // 00001111b
  uint8_t value = 0x55;  // 01010101b
  return mask & value;
}

这是一个相当常见的用例:从一个较大的单词中提取单个字节。我们将字中的高位定义为第一个字节。我们为此使用了两个运算符，& 和 >>>(右移)。这就是我们如何从 32 位整数中提取四个字节:

void more_stuff(uint32_t value) {             // Example value: 0x01020304
    uint32_t byte1 = (value >> 24);           // 0x01020304 >> 24 is 0x01 so
                                              // no masking is necessary
    uint32_t byte2 = (value >> 16) & 0xff;    // 0x01020304 >> 16 is 0x0102 so
                                              // we must mask to get 0x02
    uint32_t byte3 = (value >> 8)  & 0xff;    // 0x01020304 >> 8 is 0x010203 so
                                              // we must mask to get 0x03
    uint32_t byte4 = value & 0xff;            // here we only mask, no shifting
                                              // is necessary
    ...
}

请注意，您可以切换上面运算符的顺序，您可以先做掩码，然后再做移位。结果是一样的，但现在你必须使用不同的掩码:

uint32_t byte3 = (value & 0xff00) >> 8;