位操作符

1、位与&

(1)一个&位与，两个&&是逻辑与

(2)真值表：1&0=0 0&1=0 0&0=0 1&1=1

2、位或|

(1)一个|位或，两个||是逻辑或

(2)真值表：1|0=1 0|1=1 0|0=0 1|1=1

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。

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int main()

{

unsigned int a=45;

unsigned int b,c;

b = ~a;

c = !a;

printf("b = %u\n",b);

printf("c = %d\n",c);

}

45 = 0x2D = 10 1101

      = 01 0010   

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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；

位异或^

(1)位异或真值表：1^1=0 0^0=01^0=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

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。 

(1)ARM是内存与IO统一编址的，ARM中有很多内部外设，SoC中CPU通过向这些内部外设的

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。但是寄存器的读写却是整体32位一起进行的

（也就是说你只想修改bit5～bit7是不行的，必须整体32bit全部写入） 

(3)寄存器操作要求就是：在设定特定位时不能影响其他位。 

(4)如何做到？答案是：读-改-写三部曲。 

读改写的操作理念，就是：当我想改变一个寄存器中某些特定位时，我不会直接去给他写，我会先读出寄存器整体原来的值，然后在这个基础上修改我想要修改的特定位，再将修改后的值整体写入寄存器。 

这样达到的效果是：在不影响其他位原来值的情况下，我关心的位的值已经被修改了。

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特定位 置0  &

& 0

int main()

{

unsigned int a = 0xaaaaaaaa;

unsigned int b = 0xffff00ff;

unsigned int c;

c = a & b;

printf("0x%x\n",c);

}

特定位 置1  |

| 1

特定位 取反 ^

^ 1

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对寄存器特定位 置0、 置1、 取反

事先构建一个特别的数，这个数和原来的值进行& | ^

写代码用位操作符号（主要是移位和取反）构建特定的二进制数

(1) bit3~bit7 为1 （其他位全部为0）的二进制数

    (0x1f << 3)   5个1 左移3位

(2) bit3~bit7 为1   bit23~bit25 为1 其他为0

    (0x1f << 3 | 0x07 <<23)

(3) bit4~bit10为0 其余为1    

先构造bit4~bit10为1 其余为0  然后再整体取反。                   

    ~(0x7f << 4)

如果比较少位为1，大部分为0 ，连续很多1左移n位得到。

如果比较少位为0，大部分为1 ，先构建位反数，然后再取反。

如果数中连续1（连续0）的部分不止1个，多段分别构造，再彼此位或。

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位运算实战演练

口诀：要置1用位或，要清零用位与，要取反用异或，~和 <<、>> 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

bit3 置1

int a;

a = a | (1<<3); 

a |= (1<<3);

2、给定一个整型数a,设置a的bit3~bit7，保证其他位不变

int a;

a |= (0x1f<<3);     等同于 (0b11111<<3);

3、给定一个整型数a,清除a的bit15,保证其他位不变

int a;

a &= ~(1<<15);

bit15 0 其余为1  (大部分为1)，构建位反数，然后取反

bit15 1 其余为0  (1<<15)  然后取反  ~(1<<15)

4、给定一个整型数a,清除a的bit15~bit23,。。。

bit15~bit23 ：000000000 其余为1  1多0少，构建位反数

a &= ~(0x1ff<<15);    

5、给定一个整型数a,取出a的bit3~bit8

1-先将bit3~bit8不变，其余位全部清零

2-在将右移3bit

a &= 0x3f<<3;

a >>= 3;

6、用C语言给定一个寄存器的bit7~bit17赋值937(其余位不受影响)

a &= ~(0x7ff<<7);

a |= (937<<7);

7、用C语言给定一个寄存器的bit7~bit17中的值加17

-1 先读出原来bit7~bit17的值

-2-给这个值加17

-3-将bit7～bit17清零

-4-将第二步算出来的值写入bit7～bit17

int a;

b = a & (0x3ff << 7);

        b >>= 7;

b += 17;

a &= ~(0x3ff << 7);

a |= (b << 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.

   1、

int a;

a &= ~(0x3ff << 7);

a |= (937 << 7);

a &= ~(0x1f << 21);

a |= (17 << 21);

   2、

int a;

a &= ~((0x3ff<<7) | (0x1f<<21));

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

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宏定义来完成位运算

1、用宏定义将32位数X的第n位（右边起算，也就是bit0第一位）置位

#define SET_BIT_N(x,n) ( x | (1u<<(n-1)))

2、用宏定义将32位数x的第n位清零

#define CLEAR_BIT_N(x,n) ( x & ~(1u<<(n-1)))

3、用宏定义将32位数x的第n位到第m位置位

分析 n=3 m = 要bit2 到 bit5 置位

需要一个算式得  (m-n+1)个1

-1-先得到32位1  ~0U

-2-将第一步得到的数右移 x位 即可得到(m-n+1)个1

  ((~0U) >> (32-(m-n+1))) << (n-1)

  #define SET_BIT_N_M(x,n,m) (x| ...)

4、截取变量x的第n到第m位

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

-1- 分几部分

(x & ~(~(0U)<<(m-n+1))<<(n-1))       >>          (n-1)

分析为什么要 >> (n-1) 

-2- 

        x & ~(~(0U)<<(m-n+1))<<(n-1)

-3-

      ~(~(0U)<<(m-n+1)) << n-1

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写代码测试运算符优先级高低    ~   <<

 a = 0xf;

 b = ~a<<4;

 ffffff00    先~后<<

 ffffff0f    先<<后~

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