C语言编程二进制位操作符文档格式.docx
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=
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：
0xF711110111屏蔽数
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
仅当两个操作数都为0时，输出的结果才为0，否则为1。
a=0x88，b=0x81，则a|b的运算结果如下：
0x8810001000a数
|0x8110000001b数
10001001
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：
|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。
a=0x88，b=0x81，则a^b的运算结果如下：
^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
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
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。
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
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。
x=7，二进制表达为：
00000111，
x<
1
00001110，相当于：
x=2*7=14，
3
01110000，相当于：
x=14*2*2*2=112
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>
00110000，
x=48
00000110
x=48/8=6
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<
y；
=y，相当于x=x>
x&
=y，相当于x=x&
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<
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
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<
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<
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
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<
n）这条指令将寄存器的任意位置1，而又不影响其它位的现有状态。
比如说，你如果想将第4位置1，就
使用：
4）就行了。
当然，也可以使用：
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。
PORTA&
=~（1<
n）这条指令将寄存器的任意位清0，而又不影响其它位的现有状态。
比如说，你如果想将第4位清0，
就使用：
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<
TRXCE）;
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&
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&
CD））==0）;
//CD引脚置1,检测到载波信号
AM））==0）;
//一般先AM=1指示地址匹配对
DR））==0）;
//DR=1时表示数据接收对而且Crc正确
//nrf905已经接收到数据
nrf905_ReadData（0）;
//读出nrf905中的数据
其中有：
while
（（PIND&
DR））==0）;
或者：
if
语句，其功能就是对寄存器指定的位进行测试。
括号中是一个等式，我们将其拆分开介绍它的作用：
1<
DR：
DR在程序的开始已经被定义为2，（1<
DR）也就是（1<
2），表示将0x01左移2位，结果为00000100；
PIND&
（1<
DR）：
PIND为PORTD端口的8位引脚的值，PIND&
DR）表示让它和（1<
DR）亦即和00000100按位相“与”。
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
结果
结果的第二位的状态为1，也就是整个表达式：
（PIND&
DR））==0不成立，语句的逻辑值为0。
若DR为低，则有：
PIND
xxxxx0xx
00000000
也就是整个表达式的结果为0，（PIND&
DR））==0成立，语句的逻辑值为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。
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