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C语言中必须要掌握的位运算操作

汽车电子威廉希尔官方网站 来源:嵌入式之入坑笔记 作者: 嵌入式之入坑笔记 2023-02-10 14:19 次阅读

C语言中,特别是在嵌入式的开发中,位操作是很常用的一个知识点,涉及到按位(bit)操作的地方也是很常见的。本文分享一些C语言中的位操作运算的基础内容。

1、位与操作( & )

首先必须要区分位与(&)和逻辑与(&&),这两者之间看上去就是多一个少一个的区别,但是最终运算结果却是完全不同的。位与 & 的真值表:

pYYBAGPl4VmAedXFAAANBNq5WBA876.png

从上表可以看出,位与 & 的运算原则是:只有当参与运算的两个对象都是真(true 或 1)时,得到的运算结果才是 true 或 1 ,其它的都为flase 或 0。

位与 & 其实就是把参与运算的两个数先分别转换为二进制,然后再相与得到运算之后的结果,如下:

比如:0x01&0x03=0x01//运算如下:
0x01:0 0 0 1
0x03:0 0 1 1  
结果: 0 0 0 1

2、位或操作 ( | )

首先必须要区分位与(|)和逻辑与(||),这两者之间看上去就是多一个少一个的区别,但是最终运算结果却是完全不同的。位与 | 的真值表:

pYYBAGPl4WeAU8O9AAALyRcZCaI242.png

从上表可以看出,位与 | 的运算原则是:只要当参与运算的两个对象中有一个是真(true 或 1)时,得到的运算结果就是 true 或 1 ,只有两个都是 0 才为 flase 或 0。位与 | 其实就是把参与运算的两个数先分别转换为二进制,然后再相与得到运算之后的结果,如下:

比如:0x01 & 0x03 = 0x03   // 运算如下: 
0x01:0 0 0 1 
0x03:0 0 1 1
结果: 0 0 1 1

3、位取反操作(~)

位取反就是把十六进制数先转换为二进制,然后把对应的位取反(1 取反变为 0,0 取反变为1)。

比如:

比如:0x01 、 0x03  // 运算如下:
0x01:0 0 0 1        ~ 0x01:1 1 1 0   = 0x0D   

4、位异或操作( ^ )

位异或 ^ 的真值表:

pYYBAGPl4XeATPPQAAALgDXD2z0888.png

从上表可以看出,位异或 ^ 的运算原则是:当参与运算的两个对象中有一个是真(true 或 1)时,得到的运算结果就是 true 或 1 ;如果两个都是 0 就为 flase 或 0;两个都是 1 就为 flase 或 0。

总而言之就是:相同为0,不同为1。

比如:0x01 ^ 0x03 = 0x02   // 运算如下:
0x01:0 0 0 1
0x03:0 0 1 1
结果: 0 0 1 0 

5、位移操作(<< 、>>)

位移操作中,左移几位就在右边补几个0,右移几位就在左边补几个0,超出数值范围的部分则丢弃。如下:

poYBAGPl4YSAdsiIAAAfgPjHP7A547.png

6、位操作的实际运用

6.1、将特定位清零

如果想要把一个特定的数的某一个位清空(置零),使用位与 & 进行操作。比如:

pYYBAGPl4ZCAP9NTAAAjxJyHLHU136.png

6.2、将特定位置 1

如果想要把一个特定的数的某一个位清空(置零),使用位与 & 进行操作。比如:

poYBAGPl4ZqAPooeAAAjXd9ZosY196.png

6.3、特定位取反

如果想要把一个特定的数的某一个位取反,使用异或 ^ 进行操作。比如:

poYBAGPl4aeAGAssAAAfNQkHPzk279.png

注意:异或操作是相同为零,不同为1的运算原则!

6.4、获取特定二进制位

如果想要获取一个数中的某个或者某几个特定的二进制位,可以参考如下操作:

pYYBAGPl4bGAGc4jAAAxd1IqoKI814.png
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