C语言位操作

《朱老师物联网大讲堂》学习笔记

学习地址：www.zhulaoshi.org

(1).
位与&：只有1&1才是1，其余全是0，
位或|：只有0|0才是0，其余全是1，
位取反~：按位操作，
位异或^：1^0 = 1 ,0 ^ 1 = 1,也就是说相异结果是1，与1异或会取反，与0异或无变化，


移位分 左/右 移，对象分 有/无符号数，
只说一点：有符号数右移左侧补符号位，叫算术移位，
嵌入式中研究的都是无符号数，


(2).
寄存器操作，读，改，写，
特定位清0用&，用0和特定位相&必定为0，其余位放1，不改变其它位值，
特定位置1用|，用1和特定位相|必定为1，其余位放0，不改变其它位值，
特定位取反用^，要取反的特定位为1，其它位为0，与其异或，


(3).
bit3~bit7为1，bit23~bit25为1，其余为0，
( ( 0x1f<<3 ) | ( 7<<23 ) )
上例如果1，0的位置对换，使用取反，


(4)~(5).

是实战演练，隔断时间来看看，
下面直接用朱老师的笔记了，一定经常来看，锻炼这种运算的思维，
位运算实战演练1
回顾：要置1用|，用清零用&，要取反用^，~和<< >>用来构建特定二进制数。
1、给定一个整型数a，设置a的bit3，保证其他位不变。
a = a | (1<<3) 或者 a |= (1<<3)
2、给定一个整形数a，设置a的bit3~bit7，保持其他位不变。
a = a | (0b11111<<3) 或者 a |= (0x1f<<3);
3、给定一个整型数a，清除a的bit15，保证其他位不变。
a = a & (~(1<<15)); 或者 a &= (~(1<<15));
4、给定一个整形数a，清除a的bit15~bit23，保持其他位不变。
a = a & (~(0x1ff<<15)); 或者 a &= (~(0x1ff<<15));
5、给定一个整形数a，取出a的bit3~bit8。
思路：
第一步：先将这个数bit3～bit8不变，其余位全部清零。
第二步，再将其右移3位得到结果。
第三步，想明白了上面的2步算法，再将其转为C语言实现即可。
a &= (0x3f<<3);
a >>= 3;


6、用C语言给一个寄存器的bit7～bit17赋值937（其余位不受影响）。
关键点：第一，不能影响其他位；第二，你并不知道原来bit7～bit17中装的值。
思路：第一步，先将bit7～bit17全部清零，当然不能影响其他位。
 第二步，再将937写入bit7～bit17即可，当然不能影响其他位。
 a &= ~(0x7ff<<7);
 a |= (937<<7);
 
位运算实战演练2
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）。
关键点：不知道原来的值是多少
思路：第一步，先读出原来bit7～bit17的值
 第二步，给这个值加17
 第三步，将bit7～bit17清零
 第四步，将第二步算出来的值写入bit7～bit17


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.
思路：4.2.4.6的升级版，两倍的4.2.4.6中的代码即可解决。
分析：这样做也可以，但是效果不够高，我们有更优的解法就是合两步为一步。





(6).
技术升级：用宏定义来完成位运算
1、直接用宏来置位、复位（最右边为第1位）。 


#define SET_NTH_BIT(x, n)  (x | ((1U)<<(n-1)))
#define CLEAR_NTH_BIT(x, n) (x & ~((1U)<<(n-1)))

2、截取变量的部分连续位。例如：变量0x88, 也就是10001000b，若截取第2～4位，则值为：100b = 4 
#define GETBITS(x, n, m) ((x & ~(~(0U)<<(m-n+1))<<(n-1)) >> (n-1)) 
分析：这个题目相当于我们4.2.4.5中做的事情，只不过要用宏来实现。
这个题目相当于是要把x的bit(n-1)到bit(m-1)取出来
复杂宏怎么分析：


((x & ~(~(0U)<<(m-n+1))<<(n-1)) >> (n-1))
第一步，先分清楚这个复杂宏分为几部分：2部分
(x & ~(~(0U)<<(m-n+1))<<(n-1)) >> (n-1)
分析为什么要>>(n-1)，相当于是我们4.2.4.5中的第二步


第二步，继续解析剩下的：又分为2部分
x & ~(~(0U)<<(m-n+1))<<(n-1)
分析为什么要&，相当于我们4.2.4.5中的第一步


第三步，继续分析剩下的：
~ (~(0U)<<(m-n+1)) << (n-1) 
这个分析时要搞清楚第2坨到底应该先左边取反再右边<<还是先右边<<再左边取反。
解法：第一，查C语言优先级表；第二，自己实际写个代码测试。
说明这个式子应该是 ~(~(0U)<<(m-n+1)) << (n-1) ，这就又分为2部分了


10001000
00001110
00001000


太困了，先睡觉去了~