비트 마스킹이란 무엇입니까?

나는 C 프로그래밍을 처음 접했고 비트 마스킹에 직면했다. 누군가 비트 마스킹의 일반적인 개념과 기능을 설명 할 수 있습니까? 예가 많이 인정됩니다.

마스크는 유지하려는 비트와 지울 비트를 정의합니다.

마스킹은 값에 마스크를 적용하는 작업입니다. 이것은 다음을 수행하여 수행됩니다.

• 값에서 비트의 서브 세트를 추출하기위한 비트 AND
• 값에서 비트의 서브 세트를 설정하기위한 비트 단위 ORing
• 값에서 비트의 서브 세트를 토글하기위한 비트 XORing

아래는 값에서 비트의 서브 세트를 추출하는 예입니다.

Mask:   00001111b
Value:  01010101b

마스크를 값에 적용하면 첫 번째 (높은) 4 비트를 지우고 마지막 (낮은) 4 비트를 유지하려고합니다. 따라서 하위 4 비트를 추출했습니다. 결과는 다음과 같습니다.

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

마스킹은 AND를 사용하여 구현되므로 C에서 다음을 얻습니다.

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

다음은 상당히 일반적인 사용 사례입니다. 큰 단어에서 개별 바이트를 추출합니다. 워드의 상위 비트를 첫 번째 바이트로 정의합니다. 우리는이 두 개의 연산자를 사용 &하고, >>(시프트 오른쪽). 32 비트 정수에서 4 바이트를 추출하는 방법은 다음과 같습니다.

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
    ...
}

위의 연산자 순서를 전환 할 수 있으며 마스크를 먼저 수행 한 다음 시프트를 수행 할 수 있습니다. 결과는 동일하지만 이제 다른 마스크를 사용해야합니다.

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

마스킹 은 정보의 원하는 부분을 유지 / 변경 / 제거하는 것을 의미합니다. 이미지 마스킹 작업을 볼 수 있습니다. 이 마스킹 작업은 피부가 아닌 것을 제거합니다.

이 예에서는 AND 연산을 수행하고 있습니다. 다른 마스킹 연산자 인 OR , XOR도 있습니다.

비트 마스킹 은 부과하는 것을 의미합니다. 여기서 비트 마스킹 함께 AND -

     1 1 1 0 1 1 0 1   [input]
(&)  0 0 1 1 1 1 0 0    [mask]
------------------------------
     0 0 1 0 1 1 0 0  [output]

따라서 (이 비트 1가이 마스크에 있기 때문에) 중간 4 비트 만 남아 있습니다.

XOR로 이것을 볼 수 있습니다 -

     1 1 1 0 1 1 0 1   [input]
(^)  0 0 1 1 1 1 0 0    [mask]
------------------------------
     1 1 0 1 0 0 0 1  [output]

이제 가운데 4 비트가 뒤집 힙니다 (1 되었고 0, 0이되었다 1).

비트 마스크를 사용하여 개별 비트에 액세스 할 수 있습니다. 예 ]. 때때로이 기술은 성능 향상을 위해 사용될 수도 있습니다. 이것을 예로 들어 봅시다.

bool isOdd(int i) {
    return i%2;
}

이 함수는 정수가 홀수 / 짝수인지 알려줍니다. 우리는 비트 마스크를 사용하여 더 높은 효율로 동일한 결과를 얻을 수 있습니다.

bool isOdd(int i) {
    return i&1;
}

간단한 설명 : 이진수의 최하위 비트1 가 홀수이면 홀수입니다. 에 대한 0그것도있을 것입니다. 그래서 수행하여 AND 와 1우리가 최하위 비트 즉 제외한 다른 모든 비트를 제거 :

     55  ->  0 0 1 1 0 1 1 1   [input]
(&)   1  ->  0 0 0 0 0 0 0 1    [mask]
---------------------------------------
      1  <-  0 0 0 0 0 0 0 1  [output]