C语言位操作

位操作符

1.位与&
1、注意：位与符号是一个&，两个&&是逻辑与。
2、真值表：1&0=0  1&1=1 0&0=0  0&1=0
3、从真值表可以看出：位与操作的特点是，只有1和1位于结果为1，其余全是0.
4、位与和逻辑与的区别：位与时两个操作数是按照二进制位彼次对应位相与的，逻辑与是两个操作数作为整体来相与的。（举例：0xAA&0xF0=0xA0,0xAA && 0xF0=1）
 
2.位或|
1、注意：位或符号是一个|，两个||是逻辑或。
2、真值表：1|0=1  1|1=1 0|0=0  0|1=1
3、从真值表可以看出：位或操作的特点是：只有2个0相位或才能得到0，只要有1个1结果就一定是1.
4、位或和逻辑或的区别：位或时两个操作数是按照二进制位彼次对应位相与的，逻辑或是两个操作数作为整体来相或的。

3.位取反~
1、注意：C语言中位取反是~，C语言中的逻辑取反是!
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0表示假）、假变成真。
实验：任何非0的数被按逻辑取反再取反就会得到1；
 任何非0的数倍按位取反再取反就会得到他自己；
 
4.位异或^
1、位异或真值表：1^1=0 0^0=0 1^0=10^1=1
2、位异或的特点：2个数如果相等结果为0，不等结果为1。记忆方法：异或就是相异就或操作起来。

位与、位或、位异或的特点总结：

位与：（任何数，其实就是1或者0）与1位与无变化，与0位与变成0
位或：（任何数，其实就是1或者0）与1位或变成1，与0位或无变化
位异或：（任何数，其实就是1或者0）与1位异或会取反，与0位异或无变化


5.左移位<< 与右移位>>
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（叫算术移位，相当于逻辑移位）
对于有符号数，右移时左侧补符号位（如果正数就补0，负数就补1，叫算术移位）

嵌入式中研究的移位，以及使用的移位都是无符号数

位操作的作用：

1。特定位清零用&
（任何数，其实就是1或者0）与1位与无变化，与0位与变成0
2、如果希望将一个寄存器的某些特定位变成0而不影响其他位，可以构造一个合适的1和0组成的数和这个寄存器原来的值进行位与操作，就可以将特定位清零。
3、举例：假设原来32位寄存器中的值为：0xAAAAAAAA，我们希望将bit8～bit15清零而其他位不变，可以将这个数与0xFFFF00FF进行位与即可。

2。特定位置1用|
1、回顾上节讲的位或操作的特点：任何数，其实就是1或者0）与1位或变成1，与0位或无变化
2、操作手法和刚才讲的位与是类似的。我们要构造这样一个数：要置1的特定位为1，其他位为0，然后将这个数与原来的数进行位或即可。

3。特定位取反用^
1、回顾上节讲的位异或操作的特点：（任何数，其实就是1或者0）与1位异或会取反，与0位异或无变化
2、操作手法和刚才讲的位与是类似的。我们要构造这样一个数：要取反的特定位为1，其他位为0，然后将这个数与原来的数进行位异或即可。

如何用位运算构建特定二进制数

1.寄存器位操作经常需要特定位给特定值

1、从上节可知，对寄存器特定位进行置1或者清0或者取反，关键性的难点在于要事先构建一个特别的数，这个数和原来的值进行位与、位或、位异或等操作，即可达到我们对寄存器操作的要求。
2、解法1：用工具软件或者计算器或者自己大脑计算，直接给出完整的32位特定数。
  优势：可以完成工作，难度也不大，操作起来也不是太麻烦。
  劣势：依赖工具，而且不直观，读程序的人不容易理解。
  评价：凑活能用，但是不好用，应该被更好用的方法替代。
3、解法2：自己写代码用位操作符号（主要是移位和位取反）来构建这个特定的二进制数

2.使用移位获取特定位为1的二进制数
1、最简单的就是用移位来获取一个特定位为1的二进制数。譬如我们需要一个bit3～bit7为1（隐含意思就是其他位全部为0）的二进制数，可以这样：(0x1f<<3)
2、更难一点的要求：获取bit3～bit7为1，同时bit23～bit25为1，其余位为0的数：((0x1f<<3) | (7<<23))

3.再结合位取反获取特定位为0的二进制数
1、这次我们要获取bit4～bit10为0，其余位全部为1的数。怎么做？
2、利用上面讲的方法就可以：(0xf<<0)|(0x1fffff<<11)
  但是问题是：连续为1的位数太多了，这个数字本身就很难构造，所以这种方法的优势损失掉了。
3、这种特定位（比较少）为0而其余位（大部分）为1的数，不适合用很多个连续1左移的方式来构造，适合左移加位取反的方式来构造。
4、思路是：先试图构造出这个数的位相反数，再取反得到这个数。
（譬如本例中要构造的数bit4～bit10为0其余位为1，那我们就先构造一个bit4～bit10为1，其余位为0的数，然后对这个数按位取反即可）- ~(0x7f<<4)

4.总结：位与、位或结合特定二进制数即可完成寄存器位操作需求
1、如果你要的这个数比较少位为1，大部分位为0，则可以通过连续很多个1左移n位得到。
2、如果你想要的数是比较少位为0，大部分位为1，则可以通过先构建其位反数，然后再位取反来得到。
3、如果你想要的数中连续1（连续0）的部分不止1个，那么可以通过多段分别构造，然后再彼此位或即可。
  这时候因为参与位或运算的各个数为1的位是不重复的，所以这时候的位或其实相当于几个数的叠加。