位运算符

本文介绍了位运算符,包括负数的二进制表示、按位与(&)、按位或(|)、按位异或(^)、取反(~)、左移(<<)和右移(>>). 对于每个运算符,详细阐述了它们的运算规则和典型应用场景,如数值转换、位操作技巧等。

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负数二进制表现形式

负数是以补码的形式表示,其转换方式,简单的一句话就是:先按正数转换,然后取反加1。负数的二进制最高位是1
要将十进制的-10用二进制表示,先将10用二进制表示:
0000 0000 0000 1010
取反:
1111 1111 1111 0101
加1:
1111 1111 1111 0110
所以,-10的二进制表示就是:1111 1111 1111 0110

按位与( & ) ---- 同1为1,否则为0

在这里插入图片描述
1. 自身与自身按位与结果都为自身

System.out.println(88&88);  88

2. 任何数和0按位与都是0

System.out.println(88453413&0);  0

3. 奇数和1按位与得1;偶数和1按位与得0

System.out.println(56&1);  0
System.out.println(65&1);  1

4. N&(N-1)用于消去二进制最后一个1

x = 12      二进制:1100
x-1=11      二进制:1011
x&(x-1)=8   二进制:1000    1100的第二个1内消去

5. 如果一个数N是2的n次方,N&(N-1)=0

2 --> 10   4 --> 100   8 --> 1000  16 --> 10000
因为2的n次方这个数N的二进制表示中只有一个1,所以使用N&(N-1)将唯一的一个1消去,如果N是2的幂次,那么N&(N-1)得到结果为0
System.out.println(4096&4095);   0

6. 根据4的原理,可以获取一个数的二进制有多少个1

int num=124;
int i=0;
while (num>0){
    num = num&(num-1);
    i++;
}
System.out.println(i);

按位或( | ) ---- 同0为0,否则为1

1. 任何数和0按位或都是自身

System.out.println(88453413|0); 88453413

按位异或( ^ ) ---- 相同为0,不同为1

1. 自身与自身按位异或结果都为0

System.out.println(5^5);  0  

2. 任何数与0异或都是自身

System.out.println(88453413|0);   88453413

3. 一个数连续与另一个数异或两次,得到自身

System.out.println(88453413^5656^5656);    88453413

4. 多个数异或结果与顺序无关

System.out.println(8^9^45);   44
System.out.println(45^9^8);   44
System.out.println(8^45^9);   44

5. 根据3和4的原理,可以交换变量

a = a ^ b;
b = b ^ a;     注: b = b^a^b = b^b^a = 0^a = a   此时b已经变成了原来的a
a = a ^ b           a = a^b^b^a^b = a^a^b^b^b = 0^0^b = b  a变成了原b 

取反( ~ )

左移( << ) ---- 左移一位的结果就是原值乘2

右移( >> ) ---- 左移一位的结果就是原值除2

<think>好的,用户的问题是关于单片机中的“三位运算符”的使用说明或示例。首先,我需要确认用户是否指的是“三目运算符”或者是否存在其他可能的误解。因为在编程中,常见的位运算符通常是按位与(&)、按位或(|)、按位异或(^)、按位取反(~)、左移(<<)和右移(>>),这些通常被称为位运算符,而“三位运算符”这个术语并不常见,可能是用户输入时的笔误。 接下来,我会考虑用户提到的参考引用内容,其中提到了位运算符的种类,如左移、右移、按位取反等。用户可能将“三目运算符”误写为“三位运算符”,或者可能是指三个位的操作。但根据常见的编程知识,三目运算符(条件运算符)是存在的,形式为条件 ? 表达式1 : 表达式2,用于条件判断。而位运算符中并没有三位的运算符,因此需要进一步澄清。 然后,我需要检查单片机编程中常用的运算符。在C语言中,单片机常用的位运算符是上述提到的那些,每个运算符处理的是单个位或多个位的组合。例如,按位与用于屏蔽某些位,按位或用于设置某些位,移位运算用于乘以或除以2的幂次方。用户可能想了解如何使用这些位运算符进行三位的操作,比如同时操作三个位,或者处理三位的数据。 另外,用户可能是在问三目运算符在单片机中的应用,比如条件判断的简洁写法。但根据用户的引用内容,他们之前的问题是关于位运算符的,所以更可能是在询问位运算符相关的三位操作。例如,如何用位运算符提取或设置三个连续的位。 考虑到用户可能的混淆,回答中需要先澄清可能的术语误解,然后分别解释三目运算符和位运算符中的三位操作。同时,需要提供具体的示例代码,说明在单片机编程中如何应用这些运算符,比如寄存器操作中的位掩码设置、状态标志的读取或修改等。 最后,生成相关问题,帮助用户进一步理解相关概念,比如三目运算符与if语句的区别、位运算优化技巧等。</think>[系统级回答] 关于单片机编程中"三位运算符"的说明如下: 1. 术语澄清: "三位运算符"实际为术语混淆,可能指以下两种运算符: - 三目运算符(条件运算符):唯一的三操作数运算符$条件 ? 真值表达式 : 假值表达式$ - 位运算符:处理二进制位的运算符,如$&, |, ^, ~, <<, >>$等[^1] 2. 三目运算符示例: ```c // 设置GPIO输出电平 GPIO_PIN = (电压 > 2.5V) ? HIGH : LOW; // 计算PWM占空比 uint8_t duty_cycle = (温度 > 30) ? 75 : 50; ``` 3. 位运算符的三位操作: ```c // 定义3位状态寄存器(假设使用低3位) #define STATE_MASK 0x07 // 二进制00000111 // 设置后三位状态 PORT |= (new_state & STATE_MASK); // 保留其他位,设置低3位 // 读取中间三位(假设位3-5) uint8_t sensor_val = (ADC_DATA >> 3) & 0x07; // 三位置换操作 value = (value & 0xF8) | (new_bits & 0x07); // 保持高5位不变,替换低3位 ``` 4. 复合位运算示例: ```c // LED阵列控制(假设每3位控制一组RGB LED) uint32_t led_ctrl = 0; led_ctrl |= (red << 0) | (green << 1) | (blue << 2); // 设置第一组颜色 led_ctrl |= (模式 ? 0x38 : 0x07) << 3; // 根据模式设置第二组颜色 ```
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