C语言 — 位运算操作

C语言中，特别是在嵌入式的开发中，位操作是很常用的一个知识点，涉及到按位（bit）操作的地方也是很常见的。
本文分享一些C语言中的位操作运算的基础内容。

1、 位与操作（ & ）

首先必须要区分位与（&）和逻辑与（&&），这两者之间看上去就是多一个少一个的区别，但是最终运算结果却是完全不同的。
位与 & 的真值表：

从上表可以看出，位与 & 的运算原则是：只有当参与运算的两个对象都是真（true 或 1）时，得到的运算结果才是 true 或 1 ，其它的都为flase 或 0。

位与 & 其实就是把参与运算的两个数先分别转换为二进制，然后再相与得到运算之后的结果，如下：

 比如：0x01 & 0x03 = 0x01   // 运算如下：                            
                          0x01：0 0 0 1                                                 
                          0x03：0 0 1 1                                                
                          结果：0 0 0 1    

2、 位或操作 （ | ）

首先必须要区分位与（|）和逻辑与（||），这两者之间看上去就是多一个少一个的区别，但是最终运算结果却是完全不同的。
位与 | 的真值表：

从上表可以看出，位与 | 的运算原则是：只要当参与运算的两个对象中有一个是真（true 或 1）时，得到的运算结果就是 true 或 1 ，只有两个都是 0 才为 flase 或 0。

位与 | 其实就是把参与运算的两个数先分别转换为二进制，然后再相与得到运算之后的结果，如下：

比如：0x01 & 0x03 = 0x03   // 运算如下：                            
                          0x01：0 0 0 1                                                 
                          0x03：0 0 1 1                                                
                          结果： 0 0 1 1 

3、位取反操作（~）

位取反就是把十六进制数先转换为二进制，然后把对应的位取反(1 取反变为 0，0 取反变为1)。比如：

比如：0x01 、 0x03  // 运算如下：                            
                          0x01：0 0 0 1        ~ 0x01：1 1 1 0   = 0x0D                                          
                          0x03：0 0 1 1        ~ 0x03：1 1 0 0    = 0x0C 

4、位异或操作（ ^ ）

位异或 ^ 的真值表：

从上表可以看出，位异或 ^ 的运算原则是：当参与运算的两个对象中有一个是真（true 或 1）时，得到的运算结果就是 true 或 1 ；如果两个都是 0 就为 flase 或 0；两个都是 1 就为 flase 或 0。总而言之就是：相同为0，不同为1。

比如：0x01 ^ 0x03 = 0x02   // 运算如下：                            
                          0x01：0 0 0 1                                                 
                          0x03：0 0 1 1                                                
                          结果：0 0 1 0 

5、位移操作（<< 、>>）

位移操作中，左移几位就在右边补几个0，右移几位就在左边补几个0，超出数值范围的部分则丢弃。如下：

比如：0x03  // 运算如下：                                                          
                          0x03：0 0 1 1        右移1位：0 1 1 0    
                          0x03：0 0 1 1        右移2位：1 1 0 0
                          0x03：0 0 1 1        右移3位：1 0 0 0
                          0x03：0 0 1 1        左移1位：0 0 0 1
                          0x03：0 0 1 1        左移2位：0 0 0 0

6、位操作的实际运用

6.1、将特定位清零

如果想要把一个特定的数的某一个位清空（置零），使用位与 & 进行操作。比如：

比如：0x0A = 1 0 1 0
想要将第二位清零，其他的位保持不变，用位与 & 操作如下：
方法1：0x0A & 0x0D = 0x08
0x0A = 1 0 1 0
0x0D = 1 1 0 1
结果  ：1 0 0 0 = 0x08

方法二：0x0A & ~(1<<1)

6.2、将特定位置 1

如果想要把一个特定的数的某一个位清空（置零），使用位与 & 进行操作。比如：

比如：0x0A = 1 0 1 0
想要将第一位置 1，其他的位保持不变，用位与 | 操作如下：
方法1：0x0A | 0x01 = 0x0B
0x0A = 1 0 1 0
0x01 = 0 0 0 1
结果  ：1 0 1 1 = 0x0B

方法二：0x0A  |  (1<<0)

6.3、特定位取反

如果想要把一个特定的数的某一个位取反，使用异或 ^ 进行操作。比如：

比如：0x0A = 1 0 1 0
想要将第一位取反，其他的位保持不变，用位异或 ^ 操作如下：
0x0A ^ 0x01 = 0x0B
0x0A = 1 0 1 0
0x01 =  0 0 0 1
结果  ：1 0 1 1 = 0x0B

注意：异或操作是相同为零，不同为1的运算原则！

6.4、获取特定二进制位

如果想要获取一个数中的某个或者某几个特定的二进制位，可以参考如下操作：

比如：0x0A = 1 0 1 0，想要获取第二和第三位的值，可以按下面方法操作：
T = (0x0A >> 1) & 0x03 得到的二进制值为 0 1

如果想要获取第四位，如下：
T = (0x0A >> 3) & 0x01 得到的二进制值为 1

其他的操作类似。

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