外观
12.位操作
约 1437 字大约 5 分钟
C位操作个人随笔
2019-10-06
C 语言提供了六种位运算符：
| 运算符 | & | | | ^ | ~ | << | >> |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 说明 | 按位与 | 按位或 | 按位异或 | 取反 | 左移 | 右移 |
| 快速记忆 | 全为1，才为1 | 有一个为 1，就为1 | 相同，才为0 | 0和1互换 | 各个二进制位全部左移若干位，高位丢弃，低位补 0 | 如果数据的最高位是 0，那么就补 0；如果最高位是 1，那么就补 1。 |
一、按位与运算（&）
按位与运算通常用来对某些位清 0，或者保留某些位。
例如要把 n 的高 16 位清 0 ，保留低 16 位，可以进行 n & 0XFFFF 运算（0XFFFF 在内存中的存储形式为 0000 0000 -- 0000 0000 -- 1111 1111 -- 1111 1111）。
#include <stdio.h>
int main(){
int n = 0X8FA6002D;
printf("%d, %d, %X\n", 9 & 5, -9 & 5, n & 0XFFFF);
return 0;
}
运行结果：
1, 5, 2D二、按位或运算（|）
按位或运算可以用来将某些位置 1，或者保留某些位。
例如要把 n 的高 16 位置 1，保留低 16 位，可以进行 n | 0XFFFF0000 运算（0XFFFF0000 在内存中的存储形式为 1111 1111 -- 1111 1111 -- 0000 0000 -- 0000 0000）。
#include <stdio.h>
int main(){
int n = 0X2D;
printf("%d, %d, %X\n", 9 | 5, -9 | 5, n | 0XFFFF0000);
return 0;
}
运行结果：
13, -9, FFFF002D三、按位异或运算（^）
按位异或运算可以用来将某些二进制位反转。
例如要把 n 的高 16 位反转，保留低 16 位，可以进行 n ^ 0XFFFF0000 运算（0XFFFF0000 在内存中的存储形式为 1111 1111 -- 1111 1111 -- 0000 0000 -- 0000 0000）。
#include <stdio.h>
int main(){
unsigned n = 0X0A07002D;
printf("%d, %d, %X\n", 9 ^ 5, -9 ^ 5, n ^ 0XFFFF0000);
return 0;
}
运行结果：
12, -14, F5F8002D四、取反运算（~）
#include <stdio.h>
int main(){
printf("%d, %d\n", ~9, ~-9 );
return 0;
}
运行结果：
-10, 8五、左移运算（<<）
左移运算符<<用来把操作数的各个二进制位全部左移若干位，高位丢弃，低位补 0。
如果数据较小，被丢弃的高位不包含 1，那么左移 n 位相当于乘以 2 的 n 次方。
#include <stdio.h>
int main(){
printf("%d, %d\n", 9<<3, (-9)<<3 );
return 0;
}
运行结果：
72, -72六、右移运算（>>）
右移运算符>>用来把操作数的各个二进制位全部右移若干位，低位丢弃，高位补 0 或 1。如果数据的最高位是 0，那么就补 0；如果最高位是 1，那么就补 1。
如果被丢弃的低位不包含 1，那么右移 n 位相当于除以 2 的 n 次方（但被移除的位中经常会包含 1）。
#include <stdio.h>
int main(){
printf("%d, %d\n", 9>>3, (-9)>>3 );
return 0;
}
运行结果：
1, -2七、修改寄存器的位操作方法
1、把变量的某位清零
此处我们以变量 a 代表寄存器，并假设寄存器中本来已有数值，此时我们需要把变量a 的某一位清零，且其它位不变。
定义一个变量 a = 1001 1111 b (二进制数)
unsigned char a = 0x9f;
对 bit2 清零
a &= ~(1<<2);
括号中的 1 左移两位， (1<<2)得二进制数： 0000 0100 b
按位取反， ~(1<<2)得 1111 1011 b
假如 a 中原来的值为二进制数： a = 1001 1111 b
所得的数与 a 作”位与&”运算， a = (1001 1111 b)&(1111 1011 b),
经过运算后， a 的值 a=1001 1011 b
a 的 bit2 位被被零，而其它位不变。2、把变量的某几个连续位清零
由于寄存器中有时会有连续几个寄存器位用于控制某个功能，现假设我们需要把寄存器的某几个连续位清零，且其它位不变。
若把 a 中的二进制位分成 2 个一组
即 bit0、 bit1 为第 0 组， bit2、 bit3 为第 1 组，
bit4、 bit5 为第 2 组， bit6、 bit7 为第 3 组
要对第 1 组的 bit2、 bit3 清零
a&= ~(3<<2*1);
括号中的 3 左移两位， (3<<2*1)得二进制数： 0000 1100 b
按位取反， ~(3<<2*1)得 1111 0011 b
假如 a 中原来的值为二进制数： a = 1001 1111 b
所得的数与 a 作”位与&”运算， a = (1001 1111 b)&(1111 0011 b),
经过运算后， a 的值 a=1001 0011 b
a 的第 1 组的 bit2、 bit3 被清零，而其它位不变。
上述(~(3<<2*1))中的(1)即为组编号;如清零第 3 组 bit6、 bit7 此处应为 3
括号中的(2)为每组的位数，每组有 2 个二进制位;若分成 4 个一组，此处即为 4
括号中的(3)是组内所有位都为 1 时的值;若分成 4 个一组，此处即为二进制数“1111 b”
例如对第 2 组 bit4、 bit5 清零
a&= ~(3<<2*2);3、对变量的某几位进行赋值
寄存器位经过上面的清零操作后，接下来就可以方便地对某几位写入所需要的数值了，且其它位不变，方法见下面的代码，这时候写入的数值一般就是需要设置寄存器的位参数。
//a = 1000 0011 b
//此时对清零后的第 2 组 bit4、 bit5 设置成二进制数“01 b ”
a |= (1<<2*2);
//a = 1001 0011 b，成功设置了第 2 组的值，其它组不变4、对变量的某位取反
某些情况下，我们需要对寄存器的某个位进行取反操作，即 1 变 0 ， 0 变 1，这可以直接用如下操作，其它位不变。
//a = 1001 0011 b
//把 bit6 取反，其它位不变
a ^=(1<<6);
//a = 1101 0011 b