STM32学习---位带操作总结
*简介：*在计算机中所有的数据都是以二进制的形式储存的。位运算其实就是直接对在内存中的二进制数进行操作，因此处理数据的速度非常快。
在实际编程中，如果能巧妙运用位操作，完全可以达到四两拨千金的效果，正是因为这些优点，所以位操作的应用非常广泛，同时掌握位带操作对于我们理解STM32的原理非常有用。
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*过渡：***为了方便大家理解，有必要补充一些基础知识。
1.计算中的符号位： 计算机的符号位就是在处理二进制数据时，专门规定有一位，是用来确定数据的正负，符号位是1表示负数，是0表示正数。当然这里说的是有符号数，这个符号位通常是数据的最高位，如8位数据，左边第一位是符号位，后面7位用来表示数据大小。
2.补码： 注意，此处的“==”是相等的意思。
在机器的世界里：正数的最高位是符号位0，负数的最高位是符号位1。
对于正数：反码 ==补码 ==原码
对于负数：反码 ==除符号位以外的各位数取反
补码 ==反码+1
原码 ==（补码-1）后的反码 ==补码的反码+1
如：-15的二进制
<1>先取-15的原码：1000 1111
<2>得反码：1111 0000
<3>得补码：1111 0001
可见，-15在计算机里的二进制表达式就是1111 0001
16进制为：0xF1
3.二进制数右移：
把一个二进制数右移N位，规则为：
除符号位外，全部右移N位，如果数字是一个无符号位数值，则用0填补最左边的N位；如果数字是一个有符号位数值，则用1填补最左边的N位
也就是说，如果数字原先是一个正数，则右移之后在最左边补N个0；如果数字原先是个负数，则右移之后在最左边补N个1
如：-15=1111 0001
右移二位，最高位由符号位填充将得到 1111 1100即-4
总结：
一、位操作基础知识，位操作符的应用规则表及使用要点
二、位操作符的技巧，包括判断奇偶、交换两数、变换符号、求绝对值
位操作符还有许多应用，但对于学习STM32，理解这些知识应该足够了。
一、位操作的基础知识
基本的位操作符有与、或、异或、取反、左移、右移这6种，它们的运算规则如下所示：
|
|
| 符号 | 运算规则 |
|---|---|
| &(与) | 两个都为1时，结果才为1 |
| l(或) | 两个位都为0时，结果才为0 |
| ^(异或) | 两个位相同为0，相异为1 |
| ~(取反) | 0变1，1变0 |
| << (左移) | 各二进制位全部左移若干位，高位丢弃，低位补0 |
| >>(右移) | 各二进制位全部右移若干位，对无符号数，高位补0，有符号数，各编译器处理方法不一样，有的补符号位（算术右移），有的补0（逻辑右移） |
注意以下几点：
1、在这六种操作符中，只有取反是单目操作符，其他5种都是双目操作符。
2、位操作只能用于整型数据，对float和double类型进行位操作会被编译器报错。
3、对于移位操作，在微软的VC6.0和VS2008编译器都是采取算术称位即算术移位操作，算术移位是相对于逻辑移位，它们在左移操作中都一样，低位补0即可，但在右移中逻辑移位的高位补0而算术移位的高位是补符号位。
如下面代码会输出-4和3。
int a = -15, b = 15;
printf("%d %d\n", a >> 2, b >> 2);
因为15=0000 1111（二进制），右移两位，最高位由符号位填充将得到0000 0011即3。 -15=1111 0001（二进制），右移两位，最高位由符号位填充将得到1111 1100 即-4。
4、位操作符的运算优先级比较低，因而尽量使用括号来确保运算顺序，否则可能得到名莫名其妙的结果。
比如说要得到像1，3，5，9这些2^i+1的数字。写成int a=1<
二、位操作符的技巧
下面对位操作的一些常见应用作个总结，有判断奇偶、交换两数、变换符号及求绝对值。这些小技巧应用易记，应当熟练掌握。
1、判断奇偶
只要根据最末位是1还是0来决定 ，为0就是偶数，为1就是奇数。因此可以用if ((a&1)==0)代替if(a%2 ==0)来判断a是不是偶数。
下面程序将输出0到100之间的所有奇数。
for (i=0;i<100;++i)
if(i&1)
printf ("%d",i);
putchar("\n");
分析：if(i&1)表示如果i是奇数，则执行if中函数，否则不执行
i&1,按位与取运算，取二进制整数i的最低位，如果最低位是1则得1，如果最低位是0则得0。奇数i的最低位是1，偶数i的最低位是0
如：i(二进制)&1
(0) 0000 0000&1得0 (偶数)
（1）0000 0001&1得1（奇数）
（2）0000 0010&1得0 （偶数）
2、交换两数
一般的写法是：
void Swap(int &a, int &b)
{
if (a != b)
{
int c = a;
a = b;
b = c;
可以用位操作来实现交换两数而不用第三方变量：
void Swap (int &a,int &b)
{
if (a != b)
{
a ^= b;
b ^= a;
a ^= b;
}
}
分析： 设 a= 1111 000
b= 1100 1100
则由 a ^= b 知 a = a ^ b
即 a = 0011 1101 <1>
由 b ^= a 知 b = b ^ a
{ b = 1100 1100
{ a = 0011 1101
则 b = 1111 0001 <2>
第3步， a ^= b 即 a = a ^ b
又 ｛ a = 0011 1101
{ b = 1111 0001
则 a = 1100 1100 <3>
a与b的值实现调换。
3、变换符号
变换符号就是 正数变成负数，负数变成正数。
如：对于-11和11，可以通过下面的变换方法将-11变成11。
1111 0101 （-11的二进制）- - -<取反> 0000 1010 （二进制）
- - -<加1> 0000 1011 （11的二进制）
同理，可以将11变成-11。
0000 1011 （11的二进制）- - -<取反> 1111 0100 （二进制）
- - -<加1> 1111 0101 （-11的二进制）
因此变换符号只需要取反后加1即可。
完整代码如下：
#include
int SignReversal(int a)
{
return ~a + 1;
}
int main()
{
printf("对整数变换符号 --- by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) ---\n\n");
int a = 7, b = -12345;
printf("%d %d\n", SignReversal(a), SignReversal(b));
return 0;
}
4、求绝对值
位操作也可以用来求绝对值，对于负数可以通过对其取反后加1来得到正数。对于-6可以这样：
1111 1010 （-6的二进制）- - -<取反> 0000 0101（二进制）
- - -<加1> 0000 0110 （6的二进制）
来得到6。
因此先移位来取符号位，int i = a >> 31;要注意如果a为正数，i等于0，为负数，i等于-1。然后对i进行判断——如果i等于0，直接返回。否之，返回~a+1。
完整代码如下：
int my_abs(int a)
{
int i = a >> 31;
return i == 0 ? a : (~a + 1);
}
现在再分析下。对于任何数，与0异或都会保持不变，与-1即0xFFFFFFFF异或就相当于取反。因此，a与i异或后再减i（因为i为0或-1，所以减i即是要么加0要么加1）也可以得到绝对值。
所以可以对上面代码优化下：
int my_abs(int a)
{
int i = a >> 31;
return ((a ^ i) - i);
}
注意，上述这种方法没用任何判断表达式，故推荐使用。
分析： 在C语言中" ? : “是什么意思？
是条件运算符。条件运算符是C语言中唯一的三目三目运算符，就是说它有三个运算对象。条件运算符的形式是” ? : ",由它构成的表达式称为条件表达式。
形式为：表达式1 ？表达式2 ：表达式3
运算功能是：先计算表达式1的值，若值为非0，则计算表达式2的值，
并将表达式2的值作为整个条件表达式的结果；
若计算表达式1的值为0，则计算表达式3的值，
并将表达式3的值作为整个条件表达式的结果。
比如，有以下表达式（a > b）? a + b : a - b
a = 8, b = 4时，计算 a + b = 12,所以表达式结果为12；
a = 4, b = 8时，计算 a - b = -4 ,所以表达式结果为 -4。
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