嵌入式linux C語言（一）位運算的使用

嵌入式linux c語言（一）——位運算的使用

arm是記憶體與io統一編址，soc中有很多控制暫存器，通過對這些暫存器進行位運算對這些控制暫存器進行設定，進而控制外設功能。在修改暫存器某些位的過程中不能修改其他的位。

c語言基本的位操作符有與、或、異或、取反、左移、右移六種位運算子。如下表所示：

符號描述

運算規則

與兩個位都為1時，結果才為1

或

兩個位都為0時，結果才為0

異或兩個位相同為0，相異為1

取反0變1，1變0

左移各二進位全部左移若干位，高位丟棄，低位補0

右移各二進位全部右移若干位，對無符號數，高位補0，有符號數，各編譯器處理方法不一樣，有的補符號位（算術右移），有的補0（邏輯右移）

位運算使用說明：

1、六種位運算只能用於整型資料，對float和double型別進行位操作會被編譯器報錯。

2、邏輯運算與位運算的區別：邏輯運算是將參與運算的兩個表示式整體的結果進行邏輯運算，而位運算是將參與運算的兩個資料，按對應的二進位制數逐位進行邏輯運算。邏輯運算子有邏輯與&&、邏輯或||、邏輯非！，位運算則有六種運算子，位與&、位或|、位異或^、位取反~、位左移<<、位右移》。

3、如果左移位數》=型別長度，在gcc環境下，gcc編譯器會報警告，但實際左移位數為左移位數%(8 * sizeof(int))。例如：

int i = 1, j = 0x80000000; //設int為32位

i = i << 33; // 33 % 32 = 1 左移1位,i變成2

j = j << 33; // 33 % 32 = 1 左移1位,j變成0,最高位被丟棄

4、在c語言中,左移是邏輯/算術左移(兩者完全相同),右移是算術右移,會保持符號位不變。左移時總是移位和補零。右移時無符號數是移位和補零，此時稱為邏輯右移;而有符號數大多數情況下是移位和補最左邊的位（也就是補最高有效位），移幾位就補幾位,此時稱為算術右移。算術移位是相對於邏輯移位，它們在左移操作中都一樣，低位補0即可，但在右移中邏輯移位的高位補0而算術移位的高位是補符號位。

右移對符號位的處理和左移不同,對於有符號整數來說,比如int型別,右移會保持符號位不變。符號位向右移動後,正數的話補0,負數補1,也就是組合語言中的算術右移。當移動的位數超過型別的長度時,會取餘數,然後移動餘數個位。

int i = 0x80000000;

i = i >> 1; //i的值不會變成0x40000000,而會變成0xc0000000

5、位操作符的運算優先順序比較低，因為盡量使用括號來確保運算順序，否則很可能會得到莫明其妙的結果。比如要得到像1，3，5，9這些2^i+1的數字。寫成int a = 1 << i + 1;是不對的，程式會先執行i + 1，再執行左移操作。應該寫成int a = (1 << i) + 1。

位與運算的實質是將參與運算的兩個資料，按對應的二進位制數逐位進行邏輯與運算。典型應用如下：

a、特定資料段清零

快速對某一段資料單元的資料清零

unsigned int a = 0x00ff1278;

a &= 0xffff0fff;//對a的bit12--bit15位進行清零，a=0x00ff0278

//a &= ~(0xf<<12) ;//對a的bit12--bit15位進行清零，a=0x00ff0278

b、保留資料區的特定位

unsigned int a = 0x00ff1278;

a &= (0xf<<12);//保留a的bit12--bit15位，其他清零，a=0x00001000

c、判斷奇偶數

只要根據最未位是0還是1來決定，為0就是偶數，為1就是奇數。因此可以用if ((a & 1) == 0)代替if (a % 2 == 0)來判斷a是不是偶數

位或運算的實質是將參與運算的兩個資料，按對應的二進位制數逐位進行邏輯或運算。典型應用如下：

a、對資料位置1

unsigned int a = 0x00ff0278;

a |= 0x0000f000;//對a的第12-15位置1，a=0x00fff278

//a |= (0xf<<12);//對a的第12-15位置1，a=0x00fff278

位異或運算的實質是將參與運算的兩個資料，按對應的二進位制數逐位進行邏輯異或運算。只有當對應位的二進位制數互斥的時候，對應位的結果才為真。典型應用如下：

a、特定位取反

設定乙個資料的指定位，將1換為0，0換為1。例如整型數a=321,，將其低八位資料進行翻位的操作為a=a^0xff。

b、數值交換

a=a^b;

b=b^a;

a=a^b;

不使用第三方變數可以用位操作來實現交換兩數

位非運算的實質是將參與運算的兩個資料，按對應的二進位制數逐位進行邏輯非運算。

a、變換符號

變換符號只需要取反後加1

左移運算的實質是將對應的資料的二進位制值逐位左移若干位，並在空出的位置上填0，最高位溢位並捨棄。

位右移運算的實質是將對應的資料的二進位制值逐位右移若干位，並捨棄出界的數字。如果當前的數為無符號數，高位補零。

如果當前的資料為有符號數，在進行右移的時候，根據符號位決定左邊補0還是補1。如果符號位為0，則左邊補0；但是如果符號位為1，則根據不同的計算機系統，可能有不同的處理方式。可以看出位右移運算，可以實現對除數為2的整除運算。

提示將所有對2的整除運算轉換為位移運算，可提高程式的執行效率。

a、求絕對值

int i = a >> 31;

return i == 0 ? a : (~a + 1);

或int i = a >> 31;

return ((a ^ i) - i);

a、將暫存器指定位（第n位）置為1

gpxx |= (1b、將暫存器指定位（第n位）置為0

gpxx &= ~（1《將暫存器的第n位清0，而又不影響其它位的現有狀態。

gpxx &= ~（1<<4 )

c、嵌入式開發位操作例項

unsigned int i = 0x00ff1234;

//i |= (0x1<<13);//bit13置1

//i |= (0xf<<4);//bit4-bit7置1

//i &= ~(1<<17);//清除bit17

//i &= ~(0x1f<<12);//清除bit12開始的5位

//取出bit3-bit8

//i &= (0x3f<<3);//保留bit3-bit8，其他位清零

//i >>= 3;//右移3位

//給暫存器的bit7-bit17賦值937

//i &= ~(0x7ff<<7);//bit7-bit17清零

//i |= (937<<7);//bit7-bit17賦值

//將暫存器bit7-bit17的值加17

// unsigned int a = i;//將a作為i的副本，避免i的其他位被修改

// a &= (0x7ff<<7);//取出bit7-bit17

//a >>= 7;//

// a += 17;//加17

// i &= ~(0x7ff<<7);//將i的bit7-bit17清零

// i |= (a<<7);//將+17後的數寫入bit7-bit17，其他位不變

//給乙個暫存器的bit7-bit17賦值937，同時給bit21-bit25賦值17

i &= ~((0x7ff<<7) | (0x1f<<21));//bit7-bit17、bit21-bit25清零

i |= ((937<<7) | (17<<21));//bit7-bit17、bit21-bit25賦值

//用巨集定義將32位數x的第n位(bit0為第1位)置位

#define set_bit_n(x,n) (x | (1u<<(n-1)))

//用巨集定義將32位數x的第n位(bit0為第1位)清零

#define clear_bit_n(x,n) (x & (~(1u<<(n-1))))

//用巨集定義將32位數x的第n位到第m位(bit0為第1位)置位

#define set_bits_n_m(x,n,m) (x | (((~0u)>>(32-(m-n+1)))<<(n-1)))

//用巨集定義將32位數x的第n位到第m位(bit0為第1位)清零

#define clear_bits_n_m(x,n,m) (x & (~(((~0u)>>(32-(m-n+1)))<<(n-1))))

//用巨集定義獲取32位數x的第n位到第m位(bit0為第1位)的部分

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

嵌入式linux C語言（一）位運算的使用

嵌入式Linux C（二）

嵌入式Linux C程式設計

嵌入式Linux c 基礎

嵌入式linux C語言（一） 位運算的使用

嵌入式Linux C（二）

嵌入式Linux C程式設計

嵌入式Linux c 基礎

相關推薦

嵌入式linux C語言（一）位運算的使用