如何根据以下3个固定值计算位掩码和位移位值？

Question

我应该根据以下3个值来确定位掩码和移位值:起始字节、起始位和位数。

我将收到一些字节数组，用于我的x个字节的数据。假设这个大字节数组中的一些随机数据块表示灯开关是开还是关。因此，我将重点介绍本例中的单字节/8位数据。这8位中的3位用于确定灯开关的开/关状态。

因此，我所知道的关于这块数据的所有信息都是这3个固定值:这个字节数组中的起始字节位置，这个特定字节本身中的起始比特位置，以及为表示这个灯开关的开/关状态而分配的位数。

因此，在这个特定的示例中，字节位置是字节15 (在这个由x个字节组成的大型字节数组中)。起始位位置为0。位数为3(因为在该字节内分配了3位来表示开/关状态)。

我的问题是:如何根据这3个固定值计算位掩码和位移位值？我知道计算可能涉及基数2或2的幂，但不确定。

提前感谢

Answer 1

给定一个具有以下索引方案的字节数组...

byte ,--0---, ,--1---, ,--2---, ...
bit  76543210 76543210 76543210 ...

可以在单个(!)中提取位序列byte使用以下方法

public byte extract(byte[] array, int startByte, int startBit, int numberOfBits)  {
  return  (byte) ((array[startByte] >> startBit) & ~(-1 << numberOfBits));
}

startBit + numberOfBits必须为≤8。否则，所寻址的位序列将跨越数组中的多个字节。在这种情况下，您可以将非常相同的原则应用于连接在一起的下一个字节：

public uint extract32(byte[] array, int startByte, int startBit, int numberOfBits)  {
  ulong block =
      ((ulong) array[(startByte+4) % array.Length] << 32)
    | ((ulong) array[(startByte+3) % array.Length] << 24)
    | ((ulong) array[(startByte+2) % array.Length] << 16) 
    | ((ulong) array[(startByte+1) % array.Length] << 8)
    |  (ulong) array[startByte];
  return (uint) ((block >> startBit) & ~(ulong.MaxValue << numberOfBits));
}

由于uint为32位，因此numberOfBits必须为≤32。

示例：

extract32(new byte[] {0x10, 0x32, 0x54, 0x76, 0x98, 0xBA}, 1, 4, 32);

提取0xA9876543。