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。

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