python中的位字段专门化

Question

以下是C++中的代码：

void sign_extending(int x)
{
  int r; // resulting sign extended number goes here
  struct {signed int x:5 ;} s;
  r = s.x = x;
  cout << r; 
}

void Run()
{
  int x=29; // this 29 is -3 ( 11101 ) in 5 bits 
  // convert this from using 5 bits to a full int
  sign_extending(x);
}

这段代码的输出是-3。当我尝试用python重现这段代码时，生成的位字段为11101，但是当将答案转换为int时，得到的结果是29。

以下是python的代码：

from bitarray import *

def sign_extending(x) :
  s = bitarray(5)
  r = s = bin(x)  #resulting sign extended number goes in r
  print (int(r, 2))

x = 29 #this 29 is -3 ( 11101 ) in 5 bits. Convert this from using 5 bits to a full int
sign_extending(x)

我也使用了ctypes结构作为替代代码，但没有用处：

from ctypes import *
def sign_extending(x, b):
  class s(Structure):
      _fields_ = [("x", c_int, 5)]
  r = s.x = x
  return r  #resulting sign extended number goes in r

x = 29; #this 29 is -3 ( 11101 ) in 5 bits. 
r = sign_extending(x, 5) #Convert this from using 5 bits to a full int
print r

我的问题是，我如何使用位数组或任何其他给出正确答案的方法来产生这个结果。

Answer 1

在您的代码中，s是一个类，而类x成员实际上表示字段类型，因此赋值s.x = 29实质上是销毁该对象并为其赋值一个普通的Python int。示例：

>>> from ctypes import *
>>> class S(Structure):
...     _fields_ = [('x',c_int,5)]
... 
>>> S.x
<Field type=c_long, ofs=0:0, bits=5>
>>> S.x = 29
>>> S.x
29

而且，即使您首先创建一个实例，r = s.x = 29也不会像在C/C++中那样先执行s.x = 29，然后执行r = s.x，而实际上是执行r=29和s.x=29。示例：

>>> from ctypes import *
>>> class S(Structure):
...     _fields_ = [('x',c_int,5)]
...     
>>> s=S()
>>> r=s.x=29
>>> s.x
-3
>>> r
29

因此，要修复、实例化该类，请分配s.x = 29并返回它：

from ctypes import *
def sign_extending(x, b):
    class S(Structure):
        _fields_ = [("x", c_int, b)]
  s=S()
  s.x = x
  return s.x

x = 29; #this 29 is -3 ( 11101 ) in 5 bits. 
r = sign_extending(x, 5) #Convert this from using 5 bits to a full int
print r

输出：

-3

Answer 2

我认为这可能会做你想要的(只要x是非负的，并且可以用b位来写)。

def sign_extend(x, b):
    if x >= 2 ** (b - 1):
        return x - 2 ** b
    else:
        return x