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[嵌入式]各位运算符使用方法详解(&|^~<<>>)


前言

??位运算在处理二进制位问题中经常需要使用,单片机,以及一些底层,最常见的就是二进制数据,因此熟悉了解位运算符的用法是非常重要的。

一、“按位与”运算符(&)

??按位与是指参加运算的两个整数,按二进制位进行”与“运算。如果两个二进制位上都为1,那么该位的结果位1,否则为0.
例如:1&0=0,1&1=1,0&0=0.
???12&5=4,那么为什么是4,我们将其转换为二进制码,也就是1100&0101=4,可以发现,从左到右数,只有第二个是都是1,因此取与运算可以得到最后答案是4.
??那么,什么时候会用到与运算呢.
??(1)取一个数中的某些特定位
??假设有一个数num,如果只想要这个数的低字节(低八位),那么只需要将这个数num与8个1按位与即可。
??(2)清零
??我们已经知道按位与必须是同1才为1,那么,如果需要清零一个数,直接将这个数按位与0既可以得到清零的效果。

二、“按位或”运算符(|)

??同样的,按位或运算也就是将二进制数的各个位进行“或”运算,类似于数学中的或运算,按位或运算符只需要二进制位中存在一个为1的数,那么这个位就位1,只有都是0的情况时这个位才是0.
例如:0|0=0,1|0=1;1|1=1.
???12|5=13,换为二进制也就是1100|0101=13,从左到右第一位第二位第四位都是1,那么这三个位按位或都取1,因此得到1101,也就是13.
??按位或运算使用场合.
??(1)将某些需要的特定位置1,例如在某个FIFO中,打开这个FIFO需要的指令是0011,而你的初始情况是0000,那么,我们将初始情况0000|0011,我们就可以将需要的低两位置1,起到打开FIFO的作用.
??(2)与“按位与”运算一起组合成新数
??例如单片机中经常用到将一个特定整数a的低16位和另一个整数b的高16位整合位一个半字,操作方法也就是这样 x=(a&0x0000ffff)|(b&0xffff0000)

三、“按位异或”运算符(^)

??异或运算又叫XOR运算,它的规则是:如果两个二进制位相同则结果为0,否则为1(同0异1).
例如:1^1=0,0^0=1,0^1=1.
???12^5=1100^0101=1001=9
??用法如下:
??(1)特定位翻转
??假设有0111 1010,想使其低4位翻转,也就是1变为0,0变为1.可以将他与0000 1111进行异或运算
??(2)与0异或,保留原值
??100^0=100.
??(3)不适用临时变量来交换两个数的值(重点)
??假设有a=5,b=12,如果需要交换他们的值,可以用如下的方法:

a=a^b
b=b^a
a=a^b

四、“按位取反”运算符(~)

??很好理解,也就是将各二进制位0翻转为1,1翻转为0,较少使用。

五、“按位左移”运算符(<<)

??用于将一个二进制数据全部左移若干位,但是一个数据一般是有位数限制的,例如半字为4字节32比特,那么左移后,高位溢出舍弃,低位补0.
例如:a<<2表示将a的二进制数左移2位,右边的0补0,左边溢出的也补0.
??左移n位相当于这个数乘2^n次方,但是这个结论只适用于该数左移时被溢出舍弃的高位中不包含1的情况。

六、“按位右移”运算符(>>)

??与左移类似,用于右移若干位,右移后空出的高位补符号位,低位舍弃.
??例如a>>2表示a各位右移2位,移到右端的舍弃,如果a<0,那么左边补的符号位是1,代表负数,否则为0,代表正数。
??右移运算符相当于这个数除了2^n次方,此结论只适用于该数右移时被舍弃的位中不包含1的情况,例如2>>2=0,8>>2=2.

总结

??学好底层和单片机都需要比较好的位运算基础,合理使用位运算会让你的代码更加简洁

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加:2021-08-24 15:43:22  更:2021-08-24 15:44:56 
 
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