《C语言进阶》2--位操作_将操作数的各二进制位按位取反,然后将9按位取反并编程输出

一、位操作符

        1.常用位操作符

        位与&：

        （1）位与符号是一个&，两个&&是逻辑与。

        （2）位与就是两个操作数按照二进制数，每一位进行逻辑与。

         位或|：

        （1）位或是一个|，逻辑或是||。

        （2）位与就是两个操作数按照二进制数，每一位进行逻辑或。

         位取反：

        （1）C语言的位取反~，逻辑取反是！。

        （2）按位取反是将操作数的二进制位逐个按位取反（1变成0，0变成1)﹔而逻辑取反是真（在c语言中只要不是0的任何数都是真）变成假（在c语言中只有O表示假）、假变成真。

         位异或^：

        （1）真值表：1^1 = 0 , 0^0 = 0，1^0=1，0^1=1。

        （2）相等为0，不等为1。

        位于、位或、位异或的特点：

                位于：（任何数，就是就是1或者0）与1位与无变化，与0位与变成0。

                位或：（任何数，就是就是1或者0）与1位或变成1，与0位或无变化。

                位异或：（任何数，就是就是1或者0）与1位异或会取反，与0位异或无变化。

        左移位、右移位

                C语言的移位要取决于数据类型。

                对于无符号数，左移时右侧补0（相当于逻辑移位）

                对于无符号数，右移时左侧补0（相当于逻辑移位）

                对于有符号数，左移时右侧补0（叫算数移位，相当于逻辑移位）

                对于有符号数，右移时左侧补符号位（叫算数移位，正数补0，负数补1）

        嵌入式中研究的移位，以及使用的移位是无符号数。

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二、位与、位或、位异或，在操作寄存器时的作用

        1.寄存器操作的要求

（1）ARM是内存与IO统一编址的，ARM中有很多内部外设，SoC中CPU通过像这些内部外           设的寄存器写入一些特定的值来操控这个内部外设，进而操控硬件动作。所以可以                 说：读写寄存器就是操控硬件。

（2）寄存器的特点是按位进行规划和使用，但读写确实32位一起进行的。

（3）寄存器操作的要求：在设定特定位时不能影响其他位。

（4）读-改-写三部曲。读改写的理念就是，当 想改变寄存器的某些特定位时，不会直接去             写它，而是，先读出原来的值，然后再这个基础上修改特定位，再将修改的值写回寄             存器。效果：在不影响其他位的情况下，修改了自己关心的值。

         2.特定位清零（ &）

任何数与1位与不变，与0位与变成0。

         如果希望将一个寄存器的某些为变成0，其他的不变，则构造一个二进制数，要清零的

         位置为0，不变位置为1，把原来的数与构造的数进行位与。

        3.特定位置1（ | ）

任何数与1位或变为1，与0位或不变。

        如果希望将一个寄存器的某些为变成1，其他的不变，则构造一个二进制数，要置1的

        位置为1，不变位置为0，把原来的数与构造的数进行位或。

        4.特定为取反（^）

任何数与1位异或取反，与0位或不变。

           如果希望将一个寄存器的某些为取反，其他的不变，则构造一个二进制数，要取反的

           位置为1，不变位置为0，把原来的数与构造的数进行位异或。

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三、用位运算构建特定二进制数

        1.手动计算        

优势:可以完成工作，难道也不大，操作起来也不是很麻烦。

劣势：依赖工具，不直观。

        2.使用移位获取特定位为1的二进制数

（1）比如需要bit3~bit7为1，其他位置全为0的二进制数。可以这样（0x1f<<3).

（2）更难一点，获取bit3~bit7为1，bit23~bit25为1，其余位为0：((0x1f<<3) | (7<<23))。

        3.结合取反获取特定位为0的二进制数

（1）比如需要bit4~bit10为0，其他位置全为1的二进制数。

         运用方法2，可以((0xf<<0) | (0x1fffff<<11))。

         结合取反，可以~(0x7f<<4)。

        4.总结

（1）如果要的数比较少的数为1，大部分为0，则通过连续的1，左移得到。

（2）如果要的数比较少的数为0，大部分为1，则通构建其反数，然后取反。

（3）如果要的数连续1（连续0）的部分不止一个，这可以分别构造，然后位或。 

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 四、位运算练习 

要置1用（|），要清零用&，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）给定一个整型数，设置bie3~bie7，保证其他位置不变。

               a =  a | (0x1f<<3) 或者a |= (0x1f<<3) 

        （3）给定一个整数a，清楚a的bit15，保证其他位不变。

                a = a & (~(1<<15))  或者 a &= (~(1<<15))

        （4）给定一个整型数a，清楚a的bit15~bit23，保证其他位不变。

                a = a & (~(0x1ff<<15)) 或者a &= (~(0x1ff<<15))

        （5）给定一个整型数a，取出a的bit3~bit8。

                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：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。（不能影响其他位）

                第一步，先将bit7～-bit17全部清零，不能影响其他位。

                第二部，位或赋值。

                a &= ~(0x7ff<<7);

                a |= (937 << 7);

        （7）用C语言给一个寄存器的bit7~bit17中的值加17（其余位不受影响）。

                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，将加数赋值进去

                int temp = a&(0x3ff << 7)；

                temp >>=7;

                temp+=17;

                a &= ~(0x3ff<<7);

                a |=(temp<<7);

        （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。

                a &= ~((0x7ff<<7) | (0x1f<<21));

                a |= ((937<<7) | (17<<21));

五、用宏定义来完成位运算

        1.直接用宏来置位、复位（最右边为第一位）

        U的意思时表示无符号数。

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

        #deine CLEAR_NTH_BIT(x , n)     (x &~((1U)<<(n-1)) )

       //~0U得到32个1，然后>>32-(m-n+1)得到前面是32-(m-n+1)个0，后面是m-n+1个1，再<<(n-         1)，就得到了从第n位到m位为1，其余位为0。

        #define SET_NTH_BIT_m(x , n , m)     （x | ((~0U)>>(32-(m-n+1))<<(n-1）)

        2.截取变量的部分连续位

                //   ~的优先级高于<< 、>>

                //~(~(0U)<<(m-n+1))<<(n-1)，~(~(0U)<<(m-n+1))可以给低位m-n+1个1，然后在左移到

                n位置。

                #define GETBITS（x , n , m )           ( ( x & ~(~(0U)<<(m-n+1))<<(n-1))>> (n-1) )