C语言基础之位运算（三）
C语言基础之位运算（一）
C语言基础之位运算（二）
C语言基础之位运算（三）
1. 位运算
若要置1用位或 |；若要清零用位与 &；若要取反用位异或 ^；位取反~ 和左位移<<、右位移>>用来构建特定二进制数；
1. 1、给定一个整型数a，设置a的bit3为1，保证其它位不变
a = a | (1<<3); 或者 a |= (1<<3); // 1为十进制
1. 2、给定一个整型数，设置a的bit3~bit7为1，保持其它位不变
a = a | (0b11111<<3); 或者 a |= (0x1f<<3); // 0b：二进制前缀；0x：十六进制前缀；
1. 3、给定一个整型数a，清零a的bit15，保证其它位不变
a = a & (~(1<<15)); 或者 a & = ~(0x1<<15);// 1为十进制；0x1为16进制
1. 4、给定一个整型数a，清零a的bit15~bit23，保持其它位不变
a = a & (~(0x1ff<<15)); 或者 a &= (~(0x1ff<<15));
1. 5、给定一个整型数a，取值a的bit3~bit8
a &= (0x3f<<3); // 清零bit3-bit8外的其他位，只保留需要位上的数
a >>= 3; // 右移到最低位进行读取
1. 6、给寄存器中的bit4～bit7取反，其它位不变
a ^= (0xFF << 4);
1. 7、给寄存器中bit7~bit17赋值十进制937，其它位不受影响
⚠️注意：
1、不能影响其他位；
2、将bit7~bit17直接清零覆盖；
步骤：
a &= (~(0x7ff<<7)); // 先将bit7~bit17清零，其他位不变
a |= (937<<7); // 把十进制数937写入bit7~bit17 ，其他位不变
1. 8、给寄存器中bit7bit17、bit21bit25分别赋值十进制937、17，其它位不受影响
方法一：
// -- bit7~bit17赋值937 --
a &= ~(0x7ff<<7); // 清零bit7~bit17
a |= (937<<7); // 将十进制数937写入bit7~bit17// -- bit21~bit25的赋值17 --
a &= ~(0x1f<<21); // 清零bit21~bit25
a |= 17<<21; // 将十进制数937写入bit21~bit25方法二：
a &= ~((0x7ff<<7) | (0x1f<<21))；// 清零bit7-bit17，bit21-bit25
a |= (937<<7) | (17<<21)；// 算出937和17以及其所对应的位，并写入
1. 9、将寄存器中bit7~bit17的值加17，其它位不受影响
tmp = a & (0x3ff<<7); // 先读出原来bit7~bit17的值
tmp >>= 7; // 右移到最低位并读出原来的数
tmp += 17; // 给读取出的值 + 17
a &= ~(0x7ff<<7); // 将bit7~bit17清零
a |= tmp; // 最后将加值计算后的结果tmp，写入bit7~bit17
1. 10、给寄存器的bit7bit17赋值937，同时bit21bit25的值加17
// -- bit7~bit17赋值937 --
a &= ~(0x7ff<<7); // 清零bit7~bit17
a |= (937<<7); // 将十进制数937写入bit7~bit17// -- bit21~bit25的值加17 --
tmp = a & (0x1f<<21); // 先读出原来bit21~bit25的值
tmp >>= 21; // 右移到最低位并读出原来的数
tmp += 17; // 给读取出的值 + 17
a &= ~(0x1f<<21); // 将bit21~bit25清零
a |= tmp; // 最后将加值计算后的结果tmp，写入bit21~bit25
1. 11、打印二进制数
#include <stdio.h>
/* 以32位二进制格式打印输出data的值，高位为0不清除 */
int print_bin(unsigned int data)
{
int len = sizeof(data)*8;
if (0 == len)
{
printf("0");
printf("\n");
return 0;
}
for(--len; len>=0; len--)
{
printf("%d", (data&(1<<len)) != 0);
if (!(len%4))
{
printf(" "); // 没隔4位打印1个空格
}
}
printf("\n"); // 最后打印换行符
return 0;
}
int main(char argc, char **argv)
{
// 把一个寄存器值的bit4～bit7取反，其它位不变
unsigned int a = 0x123d0c37;
print_bin(a); // 0001 0010 0011 1101 0000 1100 0011 0111
a ^= (0xFF << 4);
print_bin(a); // 0001 0010 0011 1101 0000 0011 1100 0111
// 把一个寄存器值的bit4～bit7置1，其它位不变
unsigned int b = 0x123d0c37;
print_bin(b); // 0001 0010 0011 1101 0000 1100 0011 0111
b |= (0xFF << 4);
print_bin(b); // 0001 0010 0011 1101 0000 1111 1111 0111
// 把一个寄存器值的bit4～bit7清0，其它位不变
unsigned int c = 0x123d0c37;
print_bin(c); // 0001 0010 0011 1101 0000 1100 0011 0111
c &= ~(0xFF << 4);
print_bin(c); // 0001 0010 0011 1101 0000 0000 0000 0111
return 0;
}
2. 宏定义位运算
2.1、用宏定义将32位数x的第n位置位，n的取值范围为[1, 32]，即第一位为bit0，U：unsigned int 无符号整型。
#define SET_BIT_N(x, n) (x | (1U<<(n-1)))
2.2、用宏定义将32位数x的第n位清零复位，n的取值范围为[1, 32]。
#define RESET_BIT_N(x, n) (x & ~(1U<<(n-1)))
2.3、用宏定义将32位数x的第n位到第m位置位。
#define SET_BIT_N_M(x, n, m) (x | (((~0U) >> (32-(m-n+1)))<<(n-1)))
#define SET_BIT_N_M(x, n, m) (x | (0U<<(m-n+1))<<(n-1))
2.3.1、分析
假如n=3，m=6，题目就是要把bit2到bit5置位，我们需要一个算式来得到（m-n+1）个1。
1、先得到32位1：~0U； //~按位取反得到32位1，若直接1U那么就只有bit0位1
2、将上步骤得到的二进制数右移 y 位或左移（m-n+1）位后按位取反，就得到最低位（m-n+1）个1，即(~0U >> (32-(m-n+1))) 或 (0U<<(m-n+1))；// y +（m-n+1）= 32
3、得到宏定义结果：
#define SET_BIT_N_M(x, n, m) (x | (((~0U) >> (32-(m-n+1)))<<(n-1)))
#define SET_BIT_N_M(x, n, m) (x | (0U<<(m-n+1))<<(n-1))
2.3.2、总结
得到(m-n+1)个1的二进制数的两种方式：
1、32位的1先左移(m-n+1)位，那么低(m-n+1)位位0，高(32-(m-n+1))位为1，再将其按位取反，就得到低(m-n+1)位为1，高(32-(m-n+1))位为0，即：(0U << (m-n+1)) ；2、有(m-n+1)个1，那么就有32-(m-n+1)个0，将32位的1先右移32-(m-n+1)， 那么高32-(m-n+1)位为0，低(m-n+1)位为1，即：(~0U) >> (32-(m-n+1))；
2.4、用宏定义将32位数x的第n位到第m位值取出。
#define GET_BITS(x, n, m) (x & (0U << (m-n+1)) << (n-1)) >> (n-1))
2.4.1分析
1、先将x的bit(n-1)-bit(m-1)不变，其余位清零；
1.1、首先要得到第n位到第m位的长度，即(m-n+1)个1的二进制数： (0U << (m-n+1)) ；
1.2、将得到的二进制数左移(n-1)： (0U << (m-n+1)) << (n-1) ；
1.3、x和左移后的数位与，将bit(n-1)-bit(m-1)外的其他位清零： x & (0U << (m-n+1)) << (n-1) ；
2、右位移取值
位与后的数右移(n-1)，即可取出第n-m间的值：(x & (0U << (m-n+1)) << (n-1)) >> (n-1) ；
3、宏定义结果
#define GET_BITS(x, n, m) (x & (0U << (m-n+1)) << (n-1)) >> (n-1))
2.4.2、总结
其实就是在置位的基础上，右移取值。
