目錄

一、位操作符

1.位與&

2.位或|

3.位取反~

4.位異或^

5.位與，位或，位異或的特點(diǎn)總結(jié)

6.左移位《《? 右移位? ?》》

二、位與，位或，位異或在操作寄存器時(shí)的特殊作用

1.寄存器操作的要求（特定位改變而不影響其他位）

2.特定位清零用&

3.特定位置1用|

4.特定位取反用^

三、用位運(yùn)算構(gòu)建特定二進(jìn)制數(shù)

1.寄存器位操作經(jīng)常需要特定位給特定值

2.使用位移獲取特定位為1的二進(jìn)制數(shù)

3.再結(jié)合位取反獲取特定位為0的二進(jìn)制數(shù)

4.總結(jié)：

四、位運(yùn)算實(shí)戰(zhàn)

1.例題1

2.例題2

3.例題3

4.例題4

5.例題5

6.例題6

7.例題7

8.例題8

方法1：

方法2：

五、用宏定義完成位運(yùn)算

1.直接用宏來置位【賦1】，復(fù)位【賦0】（最右邊為第1位）

1.1

1.2

1.3

2.截取遍歷的部分連續(xù)位

---

一、位操作符

1.位與&

（1）位與符號(hào)是一個(gè)&，兩個(gè)&&是邏輯與

（2）真值表：1&0=0? ?1&1=1? ?0&0=0? ? 0&1=0

（3）從真值表可以看出：位與操作的特點(diǎn)是，只有1和1位于結(jié)果為1，其余全是0

（4）位于和邏輯與的區(qū)別：位與時(shí)兩個(gè)操作數(shù)是按照二進(jìn)制位批次對應(yīng)位相與的，

????????邏輯與是兩個(gè)操作數(shù)作為整體來相與的（舉例：0xAA&0xF0=0xA0? ? ,0xAA && 0xF0=1)

2.位或|

（1）位或符號(hào)是一個(gè)|，兩個(gè)||是邏輯或

（2）真值表;1|0=1 1|1=1 0|0=0 0|1=1

（3）從真值表可以看出：位或時(shí)兩個(gè)操作數(shù)是按照二進(jìn)制彼此對應(yīng)位相與的，

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?邏輯或是兩個(gè)操作數(shù)作為整體來相或的。

3.位取反~

（1）C語言中位取反是~，C語言中的邏輯取反是！

（2）按位取反是將操作數(shù)的二進(jìn)制位逐個(gè)按位取反（1變成0，0變成1）

? ? ? ? 邏輯取反是真（在C語言中只要不是0的任何數(shù)都是真）變成假（在C語言中只有0表示假），假變成真。

#include<stdio.h>
int main() {int a = 45;int b, c;b = ~a;  //按位取反，逐個(gè)位操作，1變0，0變1c = !a;	//按邏輯取反【整體改變】，真變假，假變真printf("b=%d\n", b);//-64printf("c=%d\n", c);//0}

#include<stdio.h>
int main() {int a = 45;int b, c;b = ~(~a);  //等價(jià)于~~ac = !(!a);	//等價(jià)于!!aprintf("b=%d\n", b);//45printf("c=%d\n", c);//1}

實(shí)驗(yàn);

? ? ? ? 任何非0的數(shù)被按邏輯取反再取反就會(huì)得到1

? ? ? ? 任何非0的數(shù)被按位取反再取反就會(huì)得到它自己

4.位異或^

（1）異或真值表：1^1=0? 0^0=0? 1^0=1? 0^1=1（記憶方法：2個(gè)數(shù)如果相等結(jié)果為0，不等結(jié)果為1）

	//45：0010 1101//^//23：0001 0111//=   0011 1010=58unsigned int a = 45, b = 23;unsigned int c;c = a ^ b;//58printf("c=%d\n", c);

5.位與，位或，位異或的特點(diǎn)總結(jié)

位與：（任何數(shù)，其實(shí)就是1和0）與1位與無變化，與0位于變成0

位或：（任何數(shù)，其實(shí)就是1和0）與1位或變成1，與0位或無變化

位異或：（任何數(shù)，其實(shí)就是1和0）與1位異或會(huì)取反，與0位異或無變化

6.左移位《《? 右移位? ?》》

C語言的位移要取決于數(shù)據(jù)類型

對于無符號(hào)數(shù)，左移動(dòng)時(shí)右側(cè)補(bǔ)0（相當(dāng)于邏輯移位）

對于無符號(hào)數(shù)，右移動(dòng)左側(cè)補(bǔ)0（相當(dāng)于邏輯移位）

對于有符號(hào)數(shù)。左移時(shí)候右側(cè)補(bǔ)0（角算術(shù)移位，相當(dāng)于邏輯移位）

對于有符號(hào)數(shù)，右移動(dòng)時(shí)候左側(cè)補(bǔ)符號(hào)位（如果整數(shù)就0，負(fù)數(shù)就補(bǔ)1，叫算術(shù)移位）

二、位與，位或，位異或在操作寄存器時(shí)的特殊作用

1.寄存器操作的要求（特定位改變而不影響其他位）

（1）ARM是內(nèi)存與IO統(tǒng)一編址的，ARM中有很多內(nèi)部外設(shè)，SoC中的CPU通過向這些內(nèi)部外設(shè)的寄存器寫入一些特定的值來操控逐個(gè)內(nèi)部外設(shè)，進(jìn)而操控硬件動(dòng)作。所以可以說，讀寫寄存器就是操控硬件

（2）寄存器的特定是按位進(jìn)行規(guī)劃和使用。但是寄存器的讀寫卻是整體32位一起進(jìn)行的。（也就是說你只想修改

（3）寄存器操作要求是:在設(shè)定特定位時(shí)不能影響其他位。

（4）如何做到？答案是：讀-改-寫（三部曲）。讀改寫的操作理念，就是：當(dāng)我想改變一個(gè)寄存器中某些特定位時(shí)，我不會(huì)直接去給他寫，我會(huì)先讀出寄存器整體原來的值，然后再逐個(gè)基礎(chǔ)上修改我想要修改的特定位，再將修改后的值整體寫入寄存器。這樣達(dá)到的效果是：再不影響其他位原來值的情況下，我關(guān)心的位的值硬件被修改了。

2.特定位清零用&

位與：（任何數(shù)，其實(shí)就是1和0）與1位與無變化，與0位于變成0

（2）如果希望將一個(gè)寄存器的某些特定位變成0而不影響其他位，可以構(gòu)造一個(gè)合適的1和0組成的數(shù)和這個(gè)寄存器原來的值進(jìn)行位與操作，就可以將特定位清零

（3）假設(shè)原來32位寄存器中的值為：0xaaaa aaaa，我們希望將bit8-bit15清零而其他位不變，可以將這個(gè)數(shù)與0xffff 00ff進(jìn)行位與即可【想要變成0的位直接寫上0，其他位寫1即可】

#include<stdio.h>
int main() {unsigned int a = 0xaaaaaaaa;unsigned int b = 0xffffffff;unsigned int c;//將想要變成0的位置寫上0，其他位寫上1c = a & b;printf("c=0x%x\n", c);//0xaaaaaaaa
}

3.特定位置1用|

位或：（任何數(shù)，其實(shí)就是1和0）與1位或變成1，與0位或無變化

（2）要置1的位寫上1，其他位為0，然后將這個(gè)數(shù)與相關(guān)的數(shù)進(jìn)行位或

	//位或：特定位置1用|//把寄存器值的bit4-bit7置1，其他位不變unsigned int a = 0x123d0c57;unsigned int b = 0xf0;unsigned int c;c = a | b;printf("c=0x%x\n", c);//0x123d0cf7

4.特定位取反用^

位異或：（任何數(shù)，其實(shí)就是1和0）與1位異或會(huì)取反，與0位異或無變化

（2）要取反的特定位為1，其他位取0，然后將這個(gè)數(shù)與原來的數(shù)進(jìn)行位異或即可。

	//異或：特定位取反用^//把寄存器值的bit4-bit7取反，其他位不變unsigned int a = 0x123d0cd7;unsigned int b = 0xf0;unsigned int c;c = a ^ b;printf("c=0x%x\n", c);//0x123d0c27

三、用位運(yùn)算構(gòu)建特定二進(jìn)制數(shù)

1.寄存器位操作經(jīng)常需要特定位給特定值

（1）由上節(jié)課可以找到：對寄存器特定位進(jìn)行置1或者清0或者取反，關(guān)鍵性的難點(diǎn)在于要事先構(gòu)建一個(gè)特定的數(shù)，這個(gè)數(shù)和原來的值進(jìn)行位與，位或，位異或等操作，既可達(dá)到我們對寄存器操作的要求。

（2）解法1：用工具，難度也不大，操作起來也不是太麻煩

? ? ? ? 解法2：自己寫代碼用位操作符號(hào)（主要是移位和位取反）來構(gòu)建這個(gè)特定的二進(jìn)制數(shù)

2.使用位移獲取特定位為1的二進(jìn)制數(shù)

（1）最簡單的是用移位來獲取一個(gè)特定位為1的二進(jìn)制數(shù)。比如我們需要一個(gè)bit3-bit7為1（隱含意思是其他位全部為0）的二進(jìn)制數(shù)，可以

? ? ? ? 1）先寫出5位為1的數(shù)（0x1f==>bit0-bit4)

? ? ? ? 2）然后將這個(gè)數(shù)左移3位（0x1f<<3==》bit3-bit7)

（2）更難一點(diǎn)的：獲取bit3-bit7為1，同時(shí)bit23-bit25為1，其他位為0

? ? ? ? ((0x1f<<3) | (0x7<<23))

#include<stdio.h>
int main() {//下面表達(dá)式的含義：位或說明這個(gè)數(shù)字由2部分組成，第一部分中左移2位說明第一部分從bit3開始//第一部分?jǐn)?shù)字位0x1f說明這部分有5位，所以第一部分其實(shí)是bit3到bit7//第二部分的解讀方法同樣的，可知第二部其實(shí)是bit23到bit25unsigned int a;a = ((0x1f << 3) | (0x7 << 23));printf("a=0x%x\n", a);//a=0x38000f8return 0;
}

3.再結(jié)合位取反獲取特定位為0的二進(jìn)制數(shù)

（1）現(xiàn)在我們要獲取bit4-bit10為0，其余位全部為1的數(shù)。怎么做？

（2）利用上面講的方法就可以：(0xf<<0) | (0x1fffff<<11)

unsigned int a;a = ((0xf << 0) | (0x1fffff << 11));printf("a=0x%x\n", a);//a=0xfffff80freturn 0;

（3）但是這些存在問題：連續(xù)為1的位數(shù)太多了，這個(gè)數(shù)字本身就很難構(gòu)造，所以這種方法的優(yōu)勢損失了

（4）思路是：先試圖構(gòu)造出這個(gè)數(shù)的位相反數(shù)，再取反得到這個(gè)數(shù)。（比如本例中要構(gòu)造的數(shù)bit4-bit10為0，其他位為1），那我們先構(gòu)造出一個(gè)bit4-bit10為1，其他位為0的數(shù)，然后對這個(gè)數(shù)按位取反即可。

	//使用位移+取反unsigned int a;a = ~(0x7f<<4);printf("a=0x%x\n", a);//a=0xfffff80freturn 0;

4.總結(jié)：

（1）如果你要的這個(gè)數(shù)比較少位為1，大部分位為0，則可以通過連續(xù)很多個(gè)1左移n位得到

（2）如果你想要的這個(gè)數(shù)是比較少位為0，大部分為1，則可以通過先根據(jù)其位反數(shù)，然后再位取反來得到

（3）如果你想要得到的數(shù)中連續(xù)1（連續(xù)0）的部分不止1個(gè)，那么可以通過多段分別構(gòu)建，然后再彼此位與【|】即可。這個(gè)時(shí)候因?yàn)閰⑴c位或運(yùn)算的各個(gè)數(shù)為1的位是不重復(fù)的，所以這時(shí)候的位或其實(shí)相當(dāng)于幾個(gè)數(shù)的疊加。

四、位運(yùn)算實(shí)戰(zhàn)

要置1用|，用清零用&，要取反用^，~和《《 》》用來構(gòu)建特定二進(jìn)制數(shù)。

1.例題1

給定一個(gè)整形數(shù)a，設(shè)置a的bit3，保證其他位不變。

a=a|(1<<3)   或者  a|=(1<<3)

2.例題2

給定一個(gè)整形數(shù)a，設(shè)置a的bit3-bit7，保證其他位不變。

a=a|(0x1f<<3)  或者 a|=0x1f

3.例題3

給定一個(gè)整形數(shù)a，清除a的bit15，保證其他位不變。

a=a& ~(0x1<<15)   或者 a&=~(0x1<<15) 

4.例題4

給定一個(gè)整形數(shù)a，清除a的bit15-bit23，保證其他位不變。

a=a&(~(0x1ff<<15))  或者 a&=(~(0x1ff<<15))

5.例題5

給定一個(gè)整形數(shù)a，取出a的bit3-bit8

思路：

? ? ? ? 第一步：先講這個(gè)數(shù)bit3-bit8不變，其他位全部清零--->a=a&(0x3f<<3)

? ? ? ?第二步：再講其右移3位得到結(jié)果

//第一步：把bit3到bit8的位保持不變，其余位全部清零
a=a& (0x3f<<3)
//第二步：將其右移3位
a>>=3;

6.例題6

將一個(gè)寄存器的bit7-bit17中的值賦值937(其余位不受到影響）

關(guān)鍵點(diǎn)：不能影響其他位，并不知道原來bit7-bit17中裝的值

思路

? ? ? ? 第一步：先將bit7-bit18全部清零，當(dāng)然不能影響其他位

? ? ? ? 第二部：將bit7-bit17進(jìn)行賦值【使用”|“因?yàn)槲覀円x值】

//第一步：bit7-bit17全部清零
a&=~(0x7ff<<7);
//第二步：bit7-bit17賦值937
a|=（937<<7）;

7.例題7

將一個(gè)寄存器的bit7-bit17中的值+17(其余位不受到影響）

關(guān)鍵點(diǎn)：不知道原來的值是多少，

? ? ? ?思路：

? ? ? ? ? ? ? ? 第一步：先讀出原來的bit7-bit17的值

? ? ? ? ? ? ? ? 第二步：給這個(gè)值加17

? ? ? ? ? ? ? ? 第三步：將bit7-bit17清零

? ? ? ? ? ? ? ? 第四步：將第二步算出來的值寫入bit7-bit17

    unsigned int a=0xc30288f8;//第一步：先讀出原來的bit7-bit17的值unsigned int tmp;tmp=a&(0x3ff<<7);//使用【&】和全1將這10位數(shù)進(jìn)行計(jì)算tmp=tmp>>7//將其移動(dòng)到低位取出//第二步：給這個(gè)值加17tmp+=17;//第三步：將bit7-bit17清零a=a & ~(0x3f<<7);//第四步：將第二步算出來的值寫入bit7-bit17a=a| (tmp<<7);

8.例題8

將一個(gè)寄存器的bit7-bit17中的值賦值937(其余位不受到影響），同時(shí)個(gè)bit21-bit25賦值17

方法1：

unsigned int a;
unsigned int tmp;
//第一步：先將bit7-bit17位全部置為0
a=a&~(0x7ff<<7);
//第二步：將這幾位進(jìn)行賦值
a=a|(937<<7);
//第三步：先取出bit21-bit25
tmp=a&(0x1f<<21);
tmp=tmp>>21;
//第四步：將17加上
tmp+=17;
//第五步：將bit21-bit25置為0
a=a&~(0x1f<<21);
//第六步；將tmp放回到bit21-bit25
a=a|(tmp<<21);

方法2：

unsigned int a=0x30288f8;
a&=~((0x3ff<<7) | (0x1f<<21));//bit7-bit17和bit21-bit25全部清零
a|=((937<<7) | (17<<21));//937和17全部賦值

五、用宏定義完成位運(yùn)算

1.直接用宏來置位【賦1】，復(fù)位【賦0】（最右邊為第1位）

1.1

用宏定義將32位數(shù)的第n位(右邊其算，也就是bit0是第二位）置位【變成1】

//第一題：用宏定義將32位數(shù)的第n位(右邊其算，也就是bit0是第二位）置位【變成1】
//1U:表示無符號(hào)1---》(x | (1U <<(n-1)))
#define SET_BIT_N(x,n) (x | (1<<(n-1)))//因?yàn)槲覀兪菑腷it0開始算的
int main() {unsigned int a = 0;unsigned int b = 0;b=SET_BIT_N(a, 4);//對應(yīng)bit3printf("0x%x", b);}

1.2

第二題：用宏定義將32位數(shù)x的第n位(右邊其算，也就是bit0是第1位）清零【變成0】

#include<stdio.h>//第二題：用宏定義將32位數(shù)x的第n位(右邊其算，也就是bit0是第1位）清零【變成0】
#define CLEAR_BIT_N(x,n) (x&~(1U<<(n-1)))
int main() {//第二題unsigned int a = 0xffff;unsigned int b = 0;b= CLEAR_BIT_N(a, 4);//對應(yīng)bit3printf("0x%x", b);//0xfff7}

1.3

用宏定義將32位數(shù)x的第n位到第m位(右邊起算，也就是bit0是第1位）置位【變成1】

我們需要一個(gè)算式得出(m-n+1)個(gè)1
算法：第一步：先得到32位1----》~(0U)
? ? ? ? 第二步：將第一步得到的數(shù)右移x位即可得到(m-n+1)個(gè)1-----》~(0U)>>(32-(m-n+1))
? ? ? ? 第三步：將得出的結(jié)果移回去原來的位置

//第三題：用宏定義將32位數(shù)x的第n位到第m位(右邊起算，也就是bit0是第1位）置位【變成1】
//我們需要一個(gè)算式得出(m-n+1)個(gè)1
//算法：第一步：先得到32位1----》~(0U)
//		第二步：將第一步得到的數(shù)右移x位即可得到(m-n+1)個(gè)1-----》~(0U)>>(32-(m-n+1))
//		第三步：將得出的結(jié)果移回去原來的位置
#define CLEAR_BIT_N_M (x,n,m) (x| (((~0U)>>(32-(m-n+1)))<<(n-1)//第三題unsigned int a = 0x0;unsigned int b = 0;b = CLEAR_BIT_N_M(a,5,8);//對應(yīng)bit3printf("0x%x", b);//

2.截取遍歷的部分連續(xù)位

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