C语言位操作基础详解与实战

1、位与&
      1）“位与”：&   “逻辑与”：&&
      2）  真值表：1&0 = 0  、0&1 = 0、0&0 = 0、1&1 = 1         只有当1与1位与时才是1，其他的值相与都是0
      3）“位与”就是把2个十六进制的数先分别转换为二进制，然后再相与。“逻辑与”就是把2个十六进制分别看成2个整体，2个整体相与。
              例子：0xA & 0xB = 0xA   //位与                               0xA && 0xB = 1 //逻辑与
                          0xA：1 0 1 0                                                   0xA = 1 （ture）
                          0xB：1 0 1 1                                                   0xB = 1 （ture）
                          位与: 1 0 1 0                                                    逻辑与 ： 1

2、位或|
     1）“位或”：|    “逻辑或”：||
     2）  真值表：1|0 = 1  、0|1 = 1、0|0 = 0、1|1 = 1           只有两个0位或的时候才是0，其余的都是1
     3）  “位或”就是把2个十六进制的数先分别转换为二进制，然后再位或；“逻辑或”就是把2个十六进制分别看成2个整体，2个整体位或。
               例子：0xA | 0xB = 0xB                                                 0xA || 0xB = 1
                           0xA：1 0 1 0                                                      0xA = 1 （ture）
                           0xB：1 0 1 1                                                      0xB = 1 （ture）
                            位或: 1 0 1 1                                                      逻辑或 ： 1

3、位取反 ~

     1)“位取反”：~     “逻辑取反”：!
     2)“位取反”就是把十六进制数先转换为二进制，然后把每一位取反(1取反就变为0，0取反就为1)；“逻辑取反”就是把十六进制数看成一个整体，然后取反(非0的数都是为真，逻辑取反后为假；0逻辑取反为真)。
                3) 例子：0xA =  1 0 1 0                                                              0xA (非0为真(即1))
                    ~0xA =  0 1 0 1 = 0x5                                                              !0xA = 0
                   ~~0xA = 1 0 1 0 = 0xA                                                             !!0xA = 1    
    
4、位异或 ^
    1) “位异或”： ^  
    2) 真值表：1^0=1    0^1=1   0^0=0   1^1=0         两个数相等则为0，不相等则为1
    3) 例子： 66 ^ 33 = 99
                     66: 1 0 0 0 0 1 0
                     33: 0 1 0 0 0 0 1
                     99: 1 1 0 0 0 1 1

              代码：   unsigned int a = 66, b = 33;
                             unsigned int c = a^b;
                             printf("c = %d ", c);

5、左移位<<     右移位>>
        无符号数，左移时在右边补0，右移时在左边补0

二．位操作的实际应用

        一般在操作寄存器的时候使用，如32位的arm寄存器，每个位代表的pin脚不同，效果也不同。有时候你只想改变某个pin脚的值从而实现某项功能，其余pin脚保持不变，就得使用位操作，只对目标位进行操作。操作的方式是：读->改->写。不要直接给寄存器赋目标值是因为你只知道要把目标位设置为某值，但是其他的位你并不知道原本是多少，所以要先读取这个寄存器的整体值，然后再修改其中的目标位，然后再把修改后的值写到寄存器。

1）特定位清零用&
             譬如：将0xAAAAAAAA 的bit8 ~bit15清零，其他位保持不变。
             分析：[位与]任何数(0/1)与1位与时为本身，与0位与为0，所以可以用位与的方式。
                         unsigned int a = 0xAAAAAAAA;
                         unsigned int b = 0xFFFF00FF;
                         unsigned int c;
                         c = a & b;
                         printf("c = 0x%x ", c);    //c = 0xaaaa00aa

2）特定位 置1用 |
      譬如：将0xffff00ff的bit8 ~bit15置1，其他位保持不变。
      分析：位或   任何数(0/1)与1位或变为1，与0位或为本身

                  unsigned int a = 0xffff00ff;
                  unsigned int b = 0x000ff00;
                  unsigned int c;
                  c = a | b;
                  printf("c = 0x%x ", c);    // = 0xffffffff

3）特定位取反用 ^
      譬如：将0xffff00ff的bit8 ~bit15取反，其余保持不变
      分析：位异或  任何数(0/1)与1位异或会取反，与0位异或为本身
    
                  unsigned int a = 0xffff00ff;
                  unsigned int b = 0xff00;
                  unsigned int c;
                  c = a ^ b;
                  printf("c = 0x%x ", c);    // = 0xffffffff

三、特定二进制数的获取
       由于上面示例中的unsigned int b的值太过于呆板，后续看代码的时候可能不知道为什么是这个值，所以需要以另外的方式来表达（主要是通过位移和位取反来获取这个特定的二进制数）。

(1)    譬如：unsigned int b = 0xff00; 中的0xff00
         可表示为：0xFF<<8    (0xFF :8个二进制1   <<: 左移   8: 8位)

(2)    需要一个bit3 ~bit7，bit23~bit25为1的数(隐含意思是其他位都为0)
         可为：0x1F<<3 | 0x7<<23
                    1F (7-3+1=5个1，转换为十六进制则为1F)；
                     7  ( 25-23+1=3个1，转换为十六进制则为7)
                      |  ( 位或，任何数与1位或都为1，与0位或为本身，所以这里用位或就相当于把这2个位移后的数叠加起来)

(3)    需要一个bit3 ~ bit7为0的数
         可为：~(0x1F<<3)

       总结：当需要的1比较少，需要的0比较多，就使用1位移的方式；当需要的0比较少，需要的1比较多，就使用位移然后取反的方式；当需要的数比较复杂，如bit3 ~bit7，bit23~bit25为1，就可以先位移然后位或的方式。