1.位操作符

1.1位與&

（1）注意：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位與結(jié)果為1，其余全是0。
（4）位與和邏輯與的區(qū)別：位與時(shí)兩個(gè)操作數(shù)是按照二進(jìn)制位彼此對(duì)應(yīng)位相與的，邏輯與是兩個(gè)操作數(shù)作為整體來(lái)相與的。（舉例：0xAA&0xF0=0xA0 0xAA&&0xF0=1）

1.2位或|

（1）注意：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：位或操作的特點(diǎn)是：只有兩個(gè)0相位或才能得到0，只要有一個(gè)1，結(jié)果就為1。
（4）位或和邏輯或的區(qū)別：位或時(shí)兩個(gè)操作數(shù)是按照二進(jìn)制彼此對(duì)應(yīng)位相或的，邏輯或是兩個(gè)操作數(shù)作為整體來(lái)相或的。

1.3位取反~

（1）注意：C語(yǔ)言中位取反是~，C語(yǔ)言中的邏輯取反是！
（2）安慰取反試講操作數(shù)的二進(jìn)制位逐個(gè)按位取反（1變成0,0變成1）；而邏輯取反是真（在C語(yǔ)言中只要不是0的任何數(shù)都是真）變成假（在C語(yǔ)言中只有0表示假）、假變成真。
結(jié)論：
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。

1.4位異或^

（1）位異或真值表：1^1=0、0^0=0、1^0=1、0^1=1
（2）位異或的特點(diǎn)：2個(gè)數(shù)如果相等結(jié)果為0，不等結(jié)果為1。記憶方法：異或就是相異就或操作起來(lái)。
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或者0）與1位與無(wú)變化，與0位與變成0。
位或：（任何數(shù)，其實(shí)就是1或者0）與1位或變成1，與0位或無(wú)變化。
位異或：（任何數(shù)，其實(shí)就是1或者0）與1位異或會(huì)取反，與0位異或無(wú)變化。

1.5左移<<、右移>>

C語(yǔ)言的移位要取決于數(shù)據(jù)類(lèi)型
對(duì)于無(wú)符號(hào)數(shù)，左移時(shí)右側(cè)補(bǔ)0（相當(dāng)于邏輯移位）
對(duì)于無(wú)符號(hào)數(shù)，右移時(shí)左側(cè)補(bǔ)0（相當(dāng)于邏輯移位）
對(duì)于有符號(hào)數(shù)，左移時(shí)右側(cè)補(bǔ)0（叫算術(shù)移位，相當(dāng)于邏輯移位）
對(duì)于有符號(hào)數(shù)，右移時(shí)左側(cè)補(bǔ)補(bǔ)符號(hào)位（如果正數(shù)就補(bǔ)0，負(fù)數(shù)就補(bǔ)1，叫算術(shù)移位）
嵌入式中大多數(shù)研究的移位都是無(wú)符號(hào)數(shù)。

2.位與位或位異或在操作寄存器時(shí)的特殊作用

2.1寄存器操作的需求（特定位改變不影響其他位）

（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CPU通過(guò)這些內(nèi)部外設(shè)的寄存器寫(xiě)入一些特定的值來(lái)操控這個(gè)內(nèi)部外設(shè)，進(jìn)而操控硬件動(dòng)作。所以可以說(shuō)：讀寫(xiě)寄存器就是操控硬件。
（2）寄存器的特點(diǎn)是按位進(jìn)行規(guī)劃和使用。但是寄存器的讀寫(xiě)確實(shí)是整體32位一起進(jìn)行的（也就是說(shuō)你只想修改bit5—bit7是不行的，必須整體32位全部寫(xiě)入）。
（3）如何做到？答案是：讀、改、寫(xiě)三部曲。讀改寫(xiě)的操作理念，就是：當(dāng)我想改變一個(gè)寄存區(qū)中某些特定位時(shí)，我不會(huì)直接去給他寫(xiě)，我會(huì)先讀出寄存器整體原來(lái)的值，然后在這個(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(xiě)入寄存器。這樣達(dá)到的效果是：在不影響其他原來(lái)值的情況下，我關(guān)心的位的值已經(jīng)被修改了。

2.2特定位清零用&

（1）位與的操作特點(diǎn)：任何數(shù)，其實(shí)就是1或者0）與1位與無(wú)變化，與0位與變成0。
（2）如果希望講一個(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(lái)的值進(jìn)行位與操作，就可以將特定位清零。
（3）舉例：①假設(shè)原來(lái)32位寄存器中的值為0xAAAAAAAA，我們希望將bit8—bit15清零而其他位不變，可以將這個(gè)數(shù)0xFFFF00FF進(jìn)行位與即可。

int main(void)
{
    unsigned int a = 0x12aaaaa7;
    unsigned int b = 0xFFFF00FF;
    unsigned int c;
    c = a & b;
    printf("a&b=0x%x.\n", c);   //12aa00a7
}

②把一個(gè)寄存器值的bit13—bit21清0，其他位不變。使用寄存器查看器https://pan.baidu.com/s/1Ija0klYH1JgqADiOLhpLxQ

int main(void)
{
    unsigned int a = 0x123dc57;
    unsigned int b = 0xffc01fff; //這個(gè)值是朱老師開(kāi)發(fā)的寄存器查看器去操作得到的。
    unsigned int c;
    c = a & b;
    printf("a&b=0x%x.\n", c);   //12000c57
}

2.3特定位置1用|

（1）位或操作的特點(diǎn)：（任何數(shù)，其實(shí)就是1或者0）與1位或變成1，與0位或無(wú)變化。
（2）操作方法與上一節(jié)相類(lèi)似，我們要構(gòu)造一個(gè)這樣的數(shù)：要置1的特定位為1，其他位為0，然后將這個(gè)數(shù)與原來(lái)的數(shù)進(jìn)行位或操作即可。
舉例：擺個(gè)寄存器值的bit4—bit7置1，其他位不變

int main(void)
{
    unsigned int a = 0x123dc57;
    unsigned int b = 0xf0;   //因?yàn)閒左邊都為0所以可以省略
    unsigned int c;
    c = a | b;
    printf("a|b=0x%x.\n", c);   //123d0cf7
}

2.4特定位取反用^

（1）位異或操作的特點(diǎn)：（任何數(shù)，其實(shí)就是1或者0）與1位異或會(huì)取反，與0位異或無(wú)變化。
（2）操作手法和上一節(jié)講的位與類(lèi)似。我們要構(gòu)造這樣一個(gè)數(shù)：要取反的特定位為1，其他位為0，然后將這個(gè)數(shù)與原來(lái)的數(shù)進(jìn)行位異或操作即可。
舉例：把一個(gè)寄存器值的bit4—bit7取反，其他位不變。

int main(void)
{
    unsigned int a = 0x123dc57;
    unsigned int b = 0xf0;   //因?yàn)閒左邊都為0所以可以省略
    unsigned int c;
    c = a ^ b;
    printf("a^b=0x%x.\n", c);   
}

3.如何用位運(yùn)算構(gòu)建特定二進(jìn)制數(shù)

3.1寄存器位操作經(jīng)常需要特定位給特定值

（1）對(duì)寄存器位操作經(jīng)常需要特定位給特定值或者取反，關(guān)鍵性的難點(diǎn)在于要事先構(gòu)建一個(gè)特別的數(shù)，這個(gè)數(shù)和原來(lái)的值進(jìn)行位與、位或、位異或操作，即可達(dá)到我們對(duì)寄存器操作的要求。
（2）解法1：用工具如阿健或者計(jì)算器或者大腦計(jì)算，直接給出完整的32位特定數(shù)，比較難。
優(yōu)勢(shì)：可以完成工作，難度也不大，操作起來(lái)也不是太麻煩。
劣勢(shì)：依賴(lài)工具，而且不是很直觀，讀程序的人不容易理解。
評(píng)價(jià)：湊合能用，但是不好用，應(yīng)該被更好的方法代替。
（3）解法2：自己寫(xiě)代碼用位操作符號(hào)（主要是移位和位取反）來(lái)構(gòu)建這個(gè)特定的二進(jìn)制數(shù)。

3.2使用移位獲取特定位為1的二進(jìn)制數(shù)

（1）最簡(jiǎn)單的就是用移位來(lái)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（隱含的意思就是其他位全部為0）的二進(jìn)制數(shù)，可以這樣：（0
x1f<<3）。 0x1f代表11111，在16進(jìn)制數(shù)來(lái)看，后四位為一個(gè)f，加上第五位1，就是0x1f。
（2）更難一點(diǎn)的要求：獲取bit3~bit7為1，bit23~bit25為1，其余位為0的數(shù)：((0x1f<<3) | (7<<23)) 這里的7代表111

int main(void)
{
    unsigned int a;
    a = ((0x1f<<3) | (7<<23));
    printf("a=0x%x.\n", a);    // 0x38000f8
    return 0;
}

((0x1f<<3) | (7<<23))移位解析：
位或說(shuō)明這個(gè)數(shù)字由2部分組成，第一部分中左移3位說(shuō)明第一部分從bit3開(kāi)始，第一部分?jǐn)?shù)字為0x1f說(shuō)明這部分有5位，所以第一部分其實(shí)就是bit3~bit7；第二部分的解讀方法是同樣的，數(shù)字0x7說(shuō)明這部分有3位，第二部分就是bit23到bit25；所以這兩部分結(jié)合起來(lái)就是bit3~bit7和bit23~bit25為1，其余位全部為0。

3.3再結(jié)合位取反獲取特定位為0的二進(jìn)制數(shù)

（1）這次我們要獲取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得到：(0xf<<0) | (0x1fffff<<11) 這個(gè)意思就是0_3和1131為1，這樣取。但是問(wèn)題在于，連續(xù)為1的數(shù)太多了，這個(gè)數(shù)本身就很難構(gòu)造，所以這種方法的優(yōu)勢(shì)就沒(méi)了。
（3）這種特定位（比較少）為0而其余位（比較多）為1的數(shù)，不適合很多個(gè)連續(xù)1左移的方式來(lái)構(gòu)造，適合左移+位取反的方式來(lái)構(gòu)造。這里所說(shuō)bit4~bit10為0，那我就讓它bit4~bit10為1，然后取反。
（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，其余位為1，那我們就先構(gòu)造一個(gè)bit4~bit10為1，其余位為0的數(shù)，然后對(duì)這個(gè)數(shù)按位取反即可。

int main(void)
{
    //聰明的方法
    unsigned int a;
    a = ~(0x7f<<4);
    printf("a = 0x%x.\n", a);
    //笨方法
    unsigned int a;
    a = (0xf<<0) | (0x1fffff<<11);
    printf("a = 0x%x.\n", a);
    return 0 ;
}

3.4總結(jié)：位與、位或結(jié)合特定二進(jìn)制數(shù)即可完成寄存器位操作需求

（1）如果你要的這個(gè)數(shù)比較少為1，大部分為0，則可以通過(guò)連續(xù)很多個(gè)1左移n位得到構(gòu)造數(shù)。
（2）如果你想要的數(shù)比較少為0，大部分為1，則可以通過(guò)構(gòu)造其位反數(shù)，然后再取反來(lái)得到構(gòu)造數(shù)。
（3）如果你想要的數(shù)中連續(xù)1（連續(xù)0）的部分不止1個(gè)，那么可以通過(guò)多段分別構(gòu)造，然后再彼此位或即可。這時(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。

4.位運(yùn)算實(shí)戰(zhàn)操作

4.1給定一個(gè)整型數(shù)a，設(shè)置a的bit3，保證其他位不變。

a = a | (1<<3); 或者 a |= (1<<3);

4.2給定一個(gè)整型數(shù)，設(shè)置a的bit3~bit7，保持其他位不變。

a = a | (0b11111<<3); 或者 a |= (0x1f<<3);

4.3給定一個(gè)整型數(shù)a，清除a的bit15，保證其他位不變。

a = a & (~(1<<15)); 或者 a &= (~(1<<15));

4.4給定一個(gè)整型數(shù)a，清除a的bit15~bit23，保持其他位不變。

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

4.5給定一個(gè)整型數(shù)a，取出a的bit3~bit8。

思路：
第一步，先將這個(gè)數(shù)bit3~bit8不變，其余位全部清零；
第二步，再將其右移3位得到結(jié)果；
第三步，想明白上面的2步算法，再將其轉(zhuǎn)換為C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)即可。

int main(void)
{
    unsigned int a;
    // 第一步，先將這個(gè)數(shù)bit3\~bit8不變，其余位全部清零
    a &= (0x3f<<3);
    // 第二步，再將其右移3位得到結(jié)果
    printf("a = 0x%x.\n", a);
    a >>= 3;     //右移置底，即可解析為那個(gè)數(shù)值
    printf("a = %u.\n", a);
    return 0;
}

4.6用C語(yǔ)言給一個(gè)寄存器的bit7~bit17賦值937（其余位不受影響）。

關(guān)鍵：第一，不能影響其他位；第二，你并不知道原來(lái)bit7~bit17中裝的值。
思路：
第一步，先將bit7~bit17全部清零，當(dāng)然不能影響其他位； a &= (~(0x7ff<<7));
第二步，把937寫(xiě)入bit7~bit17即可。 a |= (937<<7);

int main(void)
{
    unsigned int a = 0xc30288f8;
    // 第一步，先將bit7~bit17全部清零
    a &= (~(0x7ff<<7));
    // 第二步，把937寫(xiě)入bit7~bit17
    a |= (937<<7);
    printf("a = 0x%x.\n", a);
    return 0 ;
}

4.7用C語(yǔ)言將一個(gè)寄存器的bit7~bit17的值加17（其余位不受影響）。

關(guān)鍵：不知道原來(lái)的值是多少。
思路：
第一步，先讀出原來(lái)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(lái)的值寫(xiě)入bit7~bit17。

int main(void)
{
    unsiged int a = 0x0xc30288f8;
    // 第一步，先讀出原來(lái)bit7~bit17的值；
    unsigned int tmp;
    tmp >>= 7;
    // 第二步，給這個(gè)值加17；
    tmp += 17;
    // 第三步，將bit7~bit17清零；
    a &= ~(0x7ff<<7);
    // 第四步，將第二步算出來(lái)的值寫(xiě)入bit7~bit17。
    a |= tmp;
    printf("a = 0x%x.\n", a);
    return 0 ;
}

4.8用C語(yǔ)言給一個(gè)寄存器的bit7~bit17賦值937，同時(shí)bit21~bit25的值加17。

思路：2倍的4.6代碼即可

int main(void)
{
    unsigned int a = 0xc30288f8;
    // bit7~bit17賦值937
    a &= ~(0x7ff<<7);
    a |= (937<<7);
   // bit21~bit25的值加17
    a &= ~(0x1f<<21);
    a |= 17<<21;
    printf("a = 0x%x.\n", a);
    return 0 ;
}

5.技術(shù)升級(jí)：用宏定義來(lái)完成位運(yùn)算（面試?？迹?/h1>

（1）用宏定義將32位數(shù)x的第n位（右邊起算，也就是bit0算第一位）置位。
#define SET_BIT_N(x, n) (x | (1U<<(n-1)))
（2）用宏定義將32位數(shù)x的第n位（右邊起算，也就是bit0算第一位）清零。
#define CLEAR_BIT_N(x, n) (x & ~(1U<<(n-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算第一位，m是高位）置位。
假如n=3，m=6，題目就是要把bit2到bit5置位，我們需要一個(gè)算式來(lái)得到（m-n+1）個(gè)1。
思路：
第一步，先得到32位1：~0U
第二步，將第一步等到的數(shù)右移x位即可得到（m-n+1）個(gè)1，即(~0U >> (32-(m-n+1)))
得到最終式子：#define SET_BIT_N_M(x, n, m) (x | (((~0U) >> (32-(m-n+1)))<<(n-1)))

#include <stdio.h>
#define SET_BIT_N(x, n)  (x | (1U<<(n-1)))
#define CLEAR_BIT_N(x, n)  (x & ~(1U<<(n-1)))
#define SET_BIT_N_M(x, n, m)      (x | (((~0U) >> (32-(m-n+1)))<<(n-1)))

int main(void)
{
    // test foe SET_BIN_N
    unsigned int a = 0;
    unsigned int b = 0;
    b = SET_BIT_N(a, 4);
    printf("b = 0x%x.\n", b);
    
    // test for CLEAR_BIT_N
    unsigned int a = 0xFFFFFFFF;
    unsigned int b = 0;
    b = CLEAR_BIT_N(a, 4);
    printf("b = 0x%x.\n", b);

    // test for SET_BIT_N_M
    unsigned int a = 0x0;
    unsigned int b = 0;
    b = SET_BIT_N_M(a, 1, 4);
    printf("b = 0x%x.\n", b);

    return 0;
}

6.著重分析復(fù)雜宏定義與位操作

題目：截取變量的部分連續(xù)位。變量0x88，也就是10001000b，若截取第2~4位，則值為：100b=4
Linux內(nèi)核宏定義：#define GETBITS(x, n, m) ((x & ~(~0U)<<(m-n+1))<<(n-1))>>(n-1))
分析：
（1）先分清楚這個(gè)復(fù)雜宏分為幾部分：2部分
(x & ₍0U)<<(m-n+1))<<(n-1)) 與 >>(n-1)
（2）繼續(xù)解析剩下的：又分為2部分
x 與 ₍0U)<<(m-n+1))<<(n-1)
（3）繼續(xù)分析：
~ 與 (~0U)<<(m-n+1)) 與>> (n-1)
優(yōu)先級(jí)：~高于>>

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2019-8-24C語(yǔ)言位操作

2019-8-24C語(yǔ)言位操作

1.位操作符

1.1位與&

1.2位或|

1.3位取反~

1.4位異或^

1.5左移<<、右移>>

2.位與位或位異或在操作寄存器時(shí)的特殊作用

2.1寄存器操作的需求（特定位改變不影響其他位）

2.2特定位清零用&

2.3特定位置1用|

2.4特定位取反用^

3.如何用位運(yùn)算構(gòu)建特定二進(jìn)制數(shù)

3.1寄存器位操作經(jīng)常需要特定位給特定值

3.2使用移位獲取特定位為1的二進(jìn)制數(shù)

3.3再結(jié)合位取反獲取特定位為0的二進(jìn)制數(shù)

3.4總結(jié)：位與、位或結(jié)合特定二進(jìn)制數(shù)即可完成寄存器位操作需求

4.位運(yùn)算實(shí)戰(zhàn)操作

4.1給定一個(gè)整型數(shù)a，設(shè)置a的bit3，保證其他位不變。

4.2給定一個(gè)整型數(shù)，設(shè)置a的bit3~bit7，保持其他位不變。

4.3給定一個(gè)整型數(shù)a，清除a的bit15，保證其他位不變。

4.4給定一個(gè)整型數(shù)a，清除a的bit15~bit23，保持其他位不變。

4.5給定一個(gè)整型數(shù)a，取出a的bit3~bit8。

4.6用C語(yǔ)言給一個(gè)寄存器的bit7~bit17賦值937（其余位不受影響）。

4.7用C語(yǔ)言將一個(gè)寄存器的bit7~bit17的值加17（其余位不受影響）。

4.8用C語(yǔ)言給一個(gè)寄存器的bit7~bit17賦值937，同時(shí)bit21~bit25的值加17。

6.著重分析復(fù)雜宏定義與位操作

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2019-8-24C語(yǔ)言位操作

1.位操作符

1.1位與&

1.2位或|

1.3位取反~

1.4位異或^

1.5左移<<、右移>>

2.位與位或位異或在操作寄存器時(shí)的特殊作用

2.1寄存器操作的需求（特定位改變不影響其他位）

2.2特定位清零用&

2.3特定位置1用|

2.4特定位取反用^

3.如何用位運(yùn)算構(gòu)建特定二進(jìn)制數(shù)

3.1寄存器位操作經(jīng)常需要特定位給特定值

3.2使用移位獲取特定位為1的二進(jìn)制數(shù)

3.3再結(jié)合位取反獲取特定位為0的二進(jìn)制數(shù)

3.4總結(jié)：位與、位或結(jié)合特定二進(jìn)制數(shù)即可完成寄存器位操作需求

4.位運(yùn)算實(shí)戰(zhàn)操作

4.1給定一個(gè)整型數(shù)a，設(shè)置a的bit3，保證其他位不變。

4.2給定一個(gè)整型數(shù)，設(shè)置a的bit3~bit7，保持其他位不變。

4.3給定一個(gè)整型數(shù)a，清除a的bit15，保證其他位不變。

4.4給定一個(gè)整型數(shù)a，清除a的bit15~bit23，保持其他位不變。

4.5給定一個(gè)整型數(shù)a，取出a的bit3~bit8。

4.6用C語(yǔ)言給一個(gè)寄存器的bit7~bit17賦值937（其余位不受影響）。

4.7用C語(yǔ)言將一個(gè)寄存器的bit7~bit17的值加17（其余位不受影響）。

4.8用C語(yǔ)言給一個(gè)寄存器的bit7~bit17賦值937，同時(shí)bit21~bit25的值加17。

6.著重分析復(fù)雜宏定義與位操作

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1.5左移<<、右移>>

4.1給定一個(gè)整型數(shù)a，設(shè)置a的bit3，保證其他位不變。

4.2給定一個(gè)整型數(shù)，設(shè)置a的bit3~bit7，保持其他位不變。

4.3給定一個(gè)整型數(shù)a，清除a的bit15，保證其他位不變。

4.4給定一個(gè)整型數(shù)a，清除a的bit15~bit23，保持其他位不變。

4.5給定一個(gè)整型數(shù)a，取出a的bit3~bit8。

4.7用C語(yǔ)言將一個(gè)寄存器的bit7~bit17的值加17（其余位不受影響）。

4.8用C語(yǔ)言給一個(gè)寄存器的bit7~bit17賦值937，同時(shí)bit21~bit25的值加17。