这里的问题是运算符优先级。如果您更改

uint8_t a1_4bit = (((uint8_t)a1 & 0b10000000) >> 4) + (uint8_t)a1 & 0b00000111;
uint8_t a2_4bit = (((uint8_t)a2 & 0b10000000) >> 4) + (uint8_t)a2 & 0b00000111;

字符串
是

uint8_t a1_4bit = (((uint8_t)a1 & 0b10000000) >> 4) + ((uint8_t)a1 & 0b00000111);
uint8_t a2_4bit = (((uint8_t)a2 & 0b10000000) >> 4) + ((uint8_t)a2 & 0b00000111);

型
(note右侧部分的额外括号），它将按预期工作。
Demo
请注意，由于您正在执行按位运算，因此请使用|而不是作为一般规则使用+，以避免在以后一些项目中出现意外的符号问题。

掩码0b00000111似乎是错误的。你需要四位，即掩码0b1111。我不完全确定我是否理解你的方法。
基本思想是，范围[-8, 7]中的整数可以用4位二进制补码整数表示。自C++20起，有符号整数保证用二进制补码表示，这意味着：

• 缩小较宽的有符号整数（如int）是通过对最少的4位进行位屏蔽来完成的
• 扩展到更宽的有符号整数（如int）是通过符号扩展完成的

#include <cstdint>
#include <utility>
#include <iostream>

std::uint8_t pack(int lo, int hi) {
    return (lo & 0b1111) << 0
         | (hi & 0b1111) << 4;
}

int sx4(int x) {
    // This assumes that int is 32-bit.
    // Making this nice and portable is an exercise for the reader.
    return x << 28 >> 28;
}

std::pair<int, int> unpack(std::uint8_t data) {
    return { sx4((data >> 0) & 0b1111), sx4((data >> 4) & 0b1111) };
}

int main() {
    std::uint8_t packed = pack(-8, 7);
    auto [lo, hi] = unpack(packed);
    std::cout << lo << ' ' << hi << '\n';
}

字符串
这个打印

-8
7

型

• 见live example at Compiler Explorer*

请特别注意sx4函数，它将一个4位二进制补码有符号整数进行符号扩展，形成一个32位二进制补码有符号整数。sx4基本上将8Map到-8，将9Map到-7，.将15Map到-1。

下面的代码展示了如何在一个字节中存储任何一对介于-8和7之间的整数。但是，在提取数字时，它确实依赖于一些实现定义的行为：具体来说，它假设编译器在对负数使用>>时进行算术右移（即保留符号）。

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
  int8_t a1 = -4;
  int8_t a2 = -5;

  // Store in compact form:
  uint8_t compact = ((a1 & 0xF) << 4) | (a2 & 0xF);

  // Extract and restore sign:
  int8_t b1 = (int8_t)compact >> 4;
  int8_t b2 = (int8_t)(compact << 4) >> 4;

  printf("a1 = %d, a2 = %d\n", a1, a2);
  printf("compact = 0x%x\n", compact);
  printf("b1 = %d, b2 = %d\n", b1, b2);
}

字符串