範囲指定のビットの変換について

Question

###前提
c言語の勉強中の高校生です。書籍で勉強しているのですが、演習問題の答え等がないため質問することが多数あると思いますが、どうかよろしくお願いします。

###問題
符号なし整数xの第posビットから第pos + n- 1ビットまでのn個のビットを、1にした値を返す関数set_n,0にした値を返す関数reset_n,反転した値を返す関数inverse_nを作成せよ。

unsigned set_n(unsigned x, int pos, int n){/*...*/}
unsigned reset_n(unsigned x, int pos, int n){/*...*/}
unsigned inverse_n(unsigned x, int pos, int n){/*...*/}

###該当のソースコード

unsigned set_n (unsigned x, int pos, int n){
    int y = 0;  //第posビットから pos + n - 1ビットまで１のビット
    int i = 1U;
    int t;
    if(pos != 0){
        for(t = 0; t < pos + n - 1; t++){
            i <<= pos + t;
            y = y | i;
            i = 1U;
        }
    }else{
        for(t = 0; t < n; t++){
            i <<= t;
            y = y | i;
            i = 1U;
        }
    }

    return x | y;
}


unsigned reset_n(unsigned x, int pos, int n){
    int y = 0;  //第posビットから pos + n - 1ビットまで１のビット
    int i = 1U;
    int t;
    if(pos != 0){
        for(t = 0; t < pos + n - 1; t++){
            i <<= pos + t;
            y = y | i;
            i = 1U;
        }
    }else{
        for(t = 0; t < n; t++){
            i <<= t;
            y = y | i;
            i = 1U;
        }
    }

    if(x & y){
        return x ^ y;
    }else{
        return x;
    }
}

###疑問点
関数set_nは正常に動作したのですが、関数reset_nは動作が不安定です。
特に第0ビットから始めようとすると意図しない結果が出てしまいます。
そのため、このコードのどこが間違っているのかを知りたいです。

また、関数inverse_nは、分からないため具体的なコードを教えていただきたいです。

###補足情報
書籍：新明解©言語 入門編
演習７－５

Comments

[Stripe]

set_n()のコードも掲載してください。set_n()が出来れば、reset_n()やinverse_n()も出来るはずなんですが。

Answer 1

こんにちは。

解説するより答えを示した方が早そうなので。

#include <stdio.h>

unsigned make_mask(int pos, int n)
{
    unsigned ret=0;
    for (int i=pos; i < (pos+n); ++i)
        ret |= (1<<i);
    return ret;
}

unsigned set_n(unsigned x, int pos, int n)
{
    unsigned mask = make_mask(pos, n);
    return (x | mask);
}

unsigned reset_n(unsigned x, int pos, int n)
{
    unsigned mask = make_mask(pos, n);
    return (x & ~mask);
}

unsigned inverse_n(unsigned x, int pos, int n)
{
    unsigned mask = make_mask(pos, n);
    return (x ^ mask);
}

int main()
{
    unsigned x=0x1234;
    int pos=4;
    int n=4;
    printf("set_n    =0x%x\n", set_n(x, pos, n));
    printf("reset_n  =0x%x\n", reset_n(x, pos, n));
    printf("inverse_n=0x%x\n", inverse_n(x, pos, n));

    return 0;
}

指定ビットをリセットするには「リセットしたいビットが1の数値」を反転して論理積をとれば良いです。

^は排他的論理和です。
0と排他的論理和を取った時は元のビットが変化しませんが、1と排他的論理和を取ると元のビットが反転します。

頑張ってください。

Comments

[kamecha]

ということは、
関数make_maskは自分にとって

int y = 0; //第posビットから pos + n - 1ビットまで１のビット
int i = 1U;
int t;
if(pos != 0){
for(t = 0; t < pos + n - 1; t++){
i <<= pos + t;
y = y | i;
i = 1U;
}
}else{
for(t = 0; t < n; t++){
i <<= t;
y = y | i;
i = 1U;
}
}

にあたる、ということですか？
また、この問題の解釈として第posビットに0を代入して、第nビットに１を代入すると
最下位ビットのみが１のビットができると言う事なのでしょうか。

[Chironian]

> にあたる、ということですか？

構造的にはその通りと思います。
make_maskは、第posビットから第pos + n- 1ビットまでが1で、その他のビットが0の符号なし整数を作っています。

> また、この問題の解釈として第posビットに0を代入して、第nビットに１を代入すると
最下位ビットのみが１のビットができると言う事なのでしょうか。

意味が分かりません。「最下位ビットのみが1のビット」って何の話でしょうか？
問題文を見る限り、最下位ビットを特別扱いする条件はないように見えます。

実は、nonbirikameさんのソースは良く見ていません。他の人のソースを読むのは意外に根性が必要なのですよ。
今回の場合、定形問題なので答えを示した方が楽なので、申し訳ないのですが答えを提示しました。
何が間違っていたのかnonbirikameさんご自身で発見されることを期待しています。
頑張ってください。

[kamecha]

ありがとうございます！
少々変な質問をしてすみませんでした。（その質問については、自己解決したので大丈夫です）
これからもしっかりと勉強していきます。