C语言编程二进制位操作符.docx
- 文档编号:9496194
- 上传时间:2023-02-04
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:20.21KB
C语言编程二进制位操作符.docx
《C语言编程二进制位操作符.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《C语言编程二进制位操作符.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
C语言编程二进制位操作符
C语言编程开发中用好位操作符(转)
1.C语言中的位操作符
因为C语言的设计目的是取代汇编语言,所以它必须支持汇编语言所具有的运算能力,所以C语言支持全部的位操作符
(BitwiseOperators)。
位操作是对字节或字中的位(bit)进行测试、置位或移位处理,在对微处理器的编程中,特别适
合对寄存器、I/O端口进行操作。
因而本节将对此作比较详细地介绍。
6种位操作符的形式与含义如下:
&:
按位“与”(AND);
|:
按位“或”(OR);
^:
按位“异或”(XOR);
~:
“取反”(NOT);
>>:
数据右移;
<<:
数据左移;
1)按位“与”运算
按位“与”运算符&的作用是对运算符两侧以二进制表达的操作数按位分别进行“与”运算,而这一运算是以数中相同
的位(bit)为单位的。
操作的规则是:
仅当两个操作数都为1时,输出的结果才为1,否则为0。
例如:
a=0x88,b=0x81,则a&b的运算结果如下:
0x8810001000a数
&0x8110000001b数
= 10000000
其中,&运算符让a数0x88与B数0x81的1位与1位、2位与2位……7位与7位分别相“与”。
由于“与”运算的操作规则是
,两个操作数中各位只要有1个为0,其结果中对应的位就为0。
而a数与b数中只有最高位(第7位)均为1,因而该位结果为1
,其它各位结果都为0。
通常我们可把按位“与”操作&作为关闭某位(即将该位置0)的手段,例如我们想要关闭a数中的第3位,而又不影响其它
位的现状,可以用一个数0xF7,即二进制数11110111去与a数作按位“与”运算:
0x8810001000a数
&0xF711110111屏蔽数
= 10000000
注意,这个数除第3位为0外,其它各位均为1,操作的结果只会将a数中的第3位置0,而a数的其它位不受影响。
也就是说
,若需要某个数的第n位关闭,只需要将该数与另一个数按位相与,另一个数除了相应的第n位为0外,其它各位都为1,以
起到对其它各位的屏蔽作用。
上面的运算可以用a=a&(0xF7)来表示,也可以用a&=(0xF7)来表达。
这两个表达式功能是相同的(见上节“复合赋
值运算符”部分),但在源程序代码中常常见到的以第二种形式为多。
2)按位“或”运算
按位“或”运算符|的作用是对运算符两侧以二进制表达的操作数按位分别进行“或”运算,而这一运算是以数中相同
的位(bit)为单位的。
操作的规则是:
仅当两个操作数都为0时,输出的结果才为0,否则为1。
例如:
a=0x88,b=0x81,则a|b的运算结果如下:
0x8810001000a数
|0x8110000001b数
= 10001001
通常我们可把按位“与”操作&作为置位(即将该位置1)的手段,例如我们想要将a数中的第0位和1位置1,而又不影响其
它位的现状,可以用一个数0x03,即二进制数00000011去与a数作按位“或”运算:
0x8810001000a数
|0x0300000011屏蔽数
= 10001011
注意,这个数除第0、1位为1外,其它各位均为0,操作的结果只会将a数中的第0、1位置0,而a数的其它位不受影响。
也
就是说,若需要某个数的第n位置1,只需要将该数与另一个数按位相“或”,另一个数除了相应的第n位为1外,其它各位
都为0,以起到对其它各位的屏蔽作用。
上面的运算可以用a=a|(0xF7)来表示,也可以用a|=(0xF7)来表达。
3)按位“异或”运算
按位“异或”运算符^的作用是对运算符两侧以二进制表达的操作数按位分别进行“异或”运算,而这一运算是以数中
相同的位(bit)为单位的。
异或运算操作的规则是:
仅当两个操作数不同时,相应的输出结果才为1,否则为0。
例如:
a=0x88,b=0x81,则a^b的运算结果如下:
0x8810001000a数
^0x8110000001屏蔽数
= 00001001
按位“异或”运算^具有一些特殊的应用,介绍如下:
①按位“异或”运算可以使特定的位取反
例如:
我们想让a数中的最低位和最高位取反,只要用0x81,即二进制数10000001去与它作按位“异或”运算,其运算结
果同上式。
经过操作后,最高位的值已经由1变0,而最低位的值也已经由0变1,起到了使这两位翻转的效果。
其它位的状
态保持不变。
可以看到,这个数除最低位、最高位为1外,其它各位均为0,操作的结果只会将a数中的第0、7位取反,而a数的其它位不
受影响。
也就是说,若需要某个数的第n位取反,只需要将该数与另一个数按位相“异或”,另一个数除了相应的第n位为
1外,其它各位都为0,以起到对其它各位的屏蔽作用。
上面的运算可以用a=a^(0x81)来表示,也可以用a^=
(0x81)来表达。
②直接交换两个变量的值
例如,若有变量a=3,b=4,想要交换它们的值,可以做如下一组操作:
a^=b
b^=a
a^=b
首先,a^=b:
a00000011
^b00000100
a= 00000111
其次,b^=a:
b00000100
^a00000111
b= 00000011
最后,a^=b:
a00000111
^b00000011
a= 00000100
这样,a、b两个变量中的值就进行了对调。
4)“取反”运算
“取反”运算符~的作用是将各位数字取反:
所有的0置为1,1置为0。
例如:
10010110取反后为01101001。
5)数据右移
数据右移操作符>>将变量的各位按要求向右移动若干位。
右移语句的通常形式是:
variable>>右移位数
如:
a=11110000;
进行a=a>>2操作后,a=00111100。
6)数据左移
数据左移操作符<<将变量的各位按要求向左移动若干位。
左移语句的通常形式是:
variable<<左移位数
如:
a=11110000;
进行a=a<<2操作后,a=11000000。
无论是左移还是右移,当某位从一端移出时,另一端出现的空白将以从外面移入的0(某些计算机是送1,详细内容请查阅
相应C编译程序用户手册)来补充。
这说明,移位不同于循环,从一端移出的位并不送回到另一端去,移去的位永远丢失
了,同时在另一端只能补上相应位数的0。
移位操作可用于整数的快速乘除运算,左移一位等效于乘2,而右移一位等效于除以2。
如:
x=7,二进制表达为:
00000111,
x<<1 00001110,相当于:
x=2*7=14,
x<<3 01110000,相当于:
x=14*2*2*2=112
x<<2 11000000, x=192
在作第三次左移时,其中一位为1的位移到外面去了,而左边只能以0补齐,因而便不等于112*2*2=448,而是等于192了
。
当x按刚才的步骤反向移动回去时,就不能返回到原来的值了,因为左边丢掉的一个1,再也不能找回来了:
x>>2 00110000, x=48
x>>3 00000110 x=48/8=6
x>>1 00000011 x=6/2=3
移位操作还可以配合其它位操作夫对寄存器或者数据I/O接口的各个位进行设置、检测,具体方法见下一节。
2.位操作符的一些实用方法介绍
1)学会应用复合运算符
如前面所介绍的,位操作运算符可以和赋值运算符“=”一起组成复合运算符。
即如下5个:
<<=、>>=、&=、^=、|=
其中,x<<=y,相当于x=x< x>>=y,相当于x=x>>y; x&=y,相当于x=x&y; x^=y,相当于x=x^y; x|=y, 相当于x=x|y; 学会在C语言中使用复合运算符,可以简化源程序,优化目标程序。 2)C语言中一些常见的位操作方法 由于我们此处学习C语言的目的主要是为了开发微控制器的控制程序,为此我们特别关注一下对MPU的寄存器、I/O中某一 位的操作语句。 假如要对PORTA(端口A)的某些位进行赋值、置0、置1、取反、测试,可能会用到如一下一些语句: ①PORTA=0x87 给整个PORTA赋值,作用是将10000111这个数赋予PORTA,即让PORTA的第0、1、2和7位置1,其它位清0。 ②PORTA=(1<<7) 给整个PORTA赋值,作用等价于PORTA=0x80,将10000000这个数赋予PORTA,将指定的第7位置1,其余各位置0。 只不 过这里包括了两个步骤,即先是括号中的1<<7操作,表示将0x01这个数左移7位,其值变成0x80,再将它赋予PORTA。 ③PORTA=(1<<7)|(1<<3)|(1<<2) 给整个PORTA赋值,作用与②中的操作相同,但是是分别对7、3、2位置1,而将其它各位均置0。 它先要分别对三个括号中 给定的值进行移位操作,再将它们按位“与”,最后将值赋予PORTA。 即: 10000000(1<<7) 00001000(1<<3) | 00000100(1<<2) PORTA= 10001100 ④PORTA&=0x80 使PORTA中的指定位清0,等价于PORTA=PORTA&(0x80)。 由于0x80的二进制表达形式为10000000,利用其最高位为1 ,其它各位均为0的特性,作为一个模板将其等于1的那些位(如本例中的第7位)屏蔽起来,使之保持不变,而将其它位清 0(不管原来为0还是为1)。 因为PORTA与0x80按位“与”的结果如下: PORTA =0x8710000111 & 0x8010000000 = 10000000 操作后,第7位的原来值1被保留,其它各个位被清0,其中最低的3位原来为1,现在均为0了。 ⑤PORTA&=(1<<7) 它也等价于PORTA&=0x80: 这里也包括了两个步骤,即先执行括号中的1<<7操作,将0x01左移7位,其值变成0x80,再 将它与PORTA做按位“与”。 该操作将除指定的第7位以外的各个位清0。 ⑥PORTA&=~(1<<7) 该指令在等号后面加了取反符号~。 与上一条操作的区别是,在与PORTA做按位“与”前,还将0x80先行取反,将1000 0000转换成01111111,再做按位“与”操作。 这样的操作结果是将指定的第7位清零,其它各位保持不变。 ⑦PORTA|=(1<<7) 等价于PORTA=PORTA|(1<<7),这里也是先执行括号中的1<<7操作,将0x01左移7位,其值变成0x80,再将它与PORTA 做按位“或”。 若操作前PORTA的初始值为0x07,则: PORTA00000111 |0x80 10000000 PORTA= 10000111 该操作将最高位置1,其它各位保持不变。 要注意的是,这条指令与PORTA=(1<<7)相比,虽然都可以使指定的某一位置1,但它们有着不同之处。 PORTA= (1<<7)执行后,虽然某一位被置1了,但其它的位却被修改了,即不管PORTA的初始值为什么,原来为1的位都会被0覆盖 ,执行的结果总是为10000000。 而本条指令却可以将其它位屏蔽起来,在改变要设置的那一位的同时,并不改变其它位 的状态。 3)巧用C语言中的位操作方法 ①将寄存器的指定位置1或清0 在实际应用中,经常利用: PORTA|=(1< 比如说,你如果想将第4位置1,就 使用: PORTA|=(1<<4)就行了。 当然,也可以使用: PORTA|=(1<<7)|(1<<4)|(1<<0)这样的指令一次将设第8、5和1位置1,但又不影响到其它位的状态。 在实际应用中,经常利用: PORTA&=~(1< 比如说,你如果想将第4位清0, 就使用: PORTA&=~(1<<4)就行了。 在启动nRF905芯片向空中发送数据时,采用以下函数: /*ShockBurst发射数据*/ voidnrf905_TxSend(void) { PORTD|=(1< DelayUs (1);//>10us PORTD&=~(1< } 其中让PORTD中控制TRX_CE信号的那一位先置1,再清0,输出一高一低的脉冲信号,就在一个脉冲周期内,完成了一次数 据发送。 因为在程序的开头已经定义TRX_CE信号为PD6位,即TRXCE=6,因而上面两行程序等价于: PORTD|=(1<<6); PORTD&=~(1<<6); ②测试寄存器指定位的状态 nRF905在接收数据过程中,要分别发出CD、AM和DR信号,而MPU也要分别对这些位进行检测,看它们是否变高,若变高, 就执行下一步,否则就跳出分支,返回主程序。 下面就是对这些位进行检测的一段函数: /*检查接收情况*/ voidnrf905_RxRecv(void) { while((PIND&(1< while((PIND&(1< while((PIND&(1< //nrf905已经接收到数据 nrf905_ReadData(0);//读出nrf905中的数据 } 其中有: while ((PIND&(1< if ((PIND&(1< 括号中是一个等式,我们将其拆分开介绍它的作用: 1< DR在程序的开始已经被定义为2,(1< PIND&(1< PIND为PORTD端口的8位引脚的值,PIND&(1< 不管PIND的其它 位为何值,由于和0相与,这些位的结果都为0,我们关心的只有第2位的状态。 由于该位与1相与,只要DR为高,就会有: PIND xxxx1xx & 00000100 结果 = 00000100 结果的第二位的状态为1,也就是整个表达式: (PIND&(1< 若DR为低,则有: PIND xxxxx0xx & 00000100 结果 = 00000000 也就是整个表达式的结果为0,(PIND&(1< 根据括号中逻辑值的情况,while或者if语句再决定程序的流向。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 语言 编程 二进制位 操作