c语言的位操作

Posted 2020-07-18 你不要你

c语言的位操作最常用的地方就是用在对寄存器的写值上。

一.基本的一些概念

　　1.位与：&

操作：1 & 1 = 1；　　1 & 0 = 0；　　0 & 0 = 0；

特点：只有全是1的时候才是1，其他情况都是0.

总结：任何数和0位与就是0，和1位与没有变化，所以位与常用在清零上（清零用位与）。

　　2.位或：|

操作：1 | 1 = 1；　　1 | 0 = 1；　　0 | 0 = 0；

特点：只有全0的时候才是0，其他情况都是1.

总结：任何数和1位或就是1，和0位或没有变化，所以位或常用在置1上（置1用位或）。

　　3.位取反：~

操作：~1 = 0；　　~0 = 1；

特点：1取反为0，0取反为1.

　　4.位异或：^

操作：1 ^ 1 = 0；　　1 ^ 0 = 1； 0 ^ 1 = 1；　0 ^ 0 = 0；

特点：相同为0，不同为1.

总结：任何数和1位异或会取反，和0异或没有变化（特定位要取反就用位异或）。

　　5.左移（<<）和右移（>>）

操作的时候要考虑有符号数（signed number）和无符号数（unsigned number）。

对于有符号数：左移的时候右侧补0；右移的时候左侧补符号位（正数符号位为0，则补0；负数符号位为1，则补1）.

对于无符号数：左移的时候右侧补0；右移的时候左侧也是补0.

注意：我们对寄存器进行赋值的时候用的都是无符号的数

二.与逻辑运算的区别

　　1.逻辑运算的基本符号：逻辑与（&&）　　逻辑或（||）　　逻辑取反（！）

　　2.我们需要注意的地方就是：位操作中只有1和0；逻辑操作的中非0代表是真（1），0就代表是假（0）

　　3.运算的时候，位运算是把数字拆为一位一位的进行运算的；逻辑运算是把数字作为一个整体进行运算的，但是他们运算的基本操作和位运算一致（譬如：1 && 1 = 1, 0 && 1 = 0 等等）。

　　　　譬如：7 && 0 = 0　　　　111 & 0 = 0

　　　　　　　7 && 3 = 1　　　　111 & 011 = 011 

三.对寄存器写值的三部曲

　　1.首先，把寄存器中的值读出来

　　2.其次，修改寄存器中的值

　　3.最后，把修改好的值写进去

四.代码实战

　　1、给定一个整型数a，设置a的bit3，保证其他位不变

注意：设置就是设置为1的意思，清除就是清除为0的意思　

1     unsigned int a = 0xc3057ad3;
2     a |= (1<<3);
3     printf("a = 0x%x.\n", a);            //a = 0xc3057adb.

　　2、给定一个整形数a，设置a的bit3~bit7，保持其他位不变

1     unsigned int a = 0xc3057ad3;
2     a |= (0x1f<<3);
3     printf("a = 0x%x.\n", a);            //a = 0xc3057afb.

　　3、给定一个整型数a，清除a的bit15，保证其他位不变。

1     unsigned int a = 0xc305bad3;
2     a &= ~(1<<15);
3     printf("a = 0x%x.\n", a);            //a = 0xc3053ad3.

　　4、给定一个整形数a，清除a的bit15~bit23，保持其他位不变。

1     unsigned int a = 0xc305bad3;
2     a &= ~(0x1ff<<15);
3     printf("a = 0x%x.\n", a);            //a = 0xc3003ad3.

　　5、给定一个整形数a，取出a的bit3~bit8。

注意：要取出这个数，首先要把其他位清零&，之后右移就可以得出那个数了

1     unsigned int a = 0xc305bad3;
2     unsigned int tmp;
3     tmp = a & (0x3f<<3);
4     tmp >>= 3;
5     printf("tmp = 0x%x.\n", tmp);

　　6、用C语言给一个寄存器的bit7～bit17赋值937（其余位不受影响）。

注意：要赋值就需要把要赋值的那几位清零&，然后把需要赋值的数左移到那几位上就可以了

1     unsigned int a = 0xc305bad3;
2     a &= (~(0x7ff<<7));
3     a |= (937<<7);
4     printf("a = 0x%x.\n", a);            //a = 0xc305d4d3.

　　7、用C语言将一个寄存器的bit7～bit17中的值加17（其余位不受影响）。

注意：要加值，就要把那几位的数字取出来，然后把那几位清零&，之后右移，相加，左移，再置1 |

1     unsigned int a = 0xc305bad3;
2     unsigned int tmp;
3     tmp = a & (0x7ff<<7);
4     a &= (~(0x7ff<<7))；
5     tmp >>= 7;
6     tmp += 17;
7     tmp <<= 7;
8     a |= tmp;
9     printf("a = 0x%x.\n", a);            //a = 0xc305c353

　　8、用C语言给一个寄存器的bit7～bit17赋值937，同时给bit21～bit25赋值17.

注意：同时赋值和一个个来赋值是一样的，就是多了几步而已

    unsigned int a = 0xc305bad3;
    a &= (~(0x7ff<<7));
    a |= (937<<7);
    a &= (~(0x1f<<21));
    a |= (17<<21);
    printf("a = 0x%x.\n", a);            //a = 0xc225d4d3.

不同版本

1     unsigned int a = 0xc305bad3;
2     a &= ((~(0x7ff<<7)) & (~(0x1f<<21)));    
3     a |= ((937<<7) | (17<<21));
4     printf("a = 0x%x.\n", a);            //a = 0xc225d4d3.

五.用宏定义来实现位操作

1.其实目的就是把几行的代码写到一行去（难度也是在这里），我们直接看代码，自己领悟。

 1 #include <stdio.h>
 2 
 3 //这里就是要把数字x的第n位（bit（n-1）位）置为1
 4 //1U就表示的是无符号的1，宏定义可以传参的
 5 #define SET_BIT(x,n)    (x | 1U<<(n-1))
 6 
 7 //这里就是要把数字x的第n位（bit（n-1）位）清零
 8 #define CLEAR_BIT(x,n)    (x & ~(1U<<(n-1)))
 9 
10 //这里就是要把数字x的第n到m位置为1(n是低位，m是高位)
11 //就是先把0取反就可以得到很多的1，然后左移就得到那么多个0，再取反就可以得到你想要的1的个数了
12 //最后左移位或就可以置1了
13 #define SET_BITS(x,n,m)    (x | ~(~0U<<(m-n+1))<<(n-1))
14 
15 //截取变量的部分连续位。(就是取出的意思)
16 //其实和上面那里是差不多的，后面那一大部分都是为了确定需要多少个1
17 //最后记得右移，为了得出那个数字
18 #define GET_BIT(x,n,m)    (x & ~(~0U<<(m-n+1))<<(n-1)) >>(n-1)
19 
20 int main (void)
21 {
22     unsigned int a = 0xfffffabf;
23     unsigned int b;
24     
25     b = GET_BIT(a,5,12);                //上面那里就是ab
26     
27     printf("b = 0x%x.\n", b);            //b = 0xab.
28     
29     /*
30     unsigned int a = 0x0;
31     unsigned int b;
32     
33     b = SET_BITS(a,5,8);
34     
35     printf("b = 0x%x.\n", b);            //b = 0xf0.
36     */
37     
38     /*
39     unsigned int a = 0xf;
40     unsigned int b = 0;
41     
42     b = CLEAR_BIT(a,4);
43     
44     printf("b = 0x%x.\n", b);            //b = 0x7.
45     */
46     
47     /*
48     unsigned int a = 0;
49     unsigned int b = 0;
50     
51     b = SET_BIT(a,4);
52     
53     printf("b = 0x%x.\n", b);            //b = 0x8.
54     */
55     
56     return 0;
57 }

 

参考于：朱老师c语言高级篇位操作篇

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