常用位运算总结

编程入门行业动态更新时间:2024-10-25 02:19:24

常用位运算总结

文章目录

前言
一、按位与（&）
二、按位或（|）
三、按位异或（^）
四、按位异或（⊙）
五、按位取反（～）
六、左移（<<）
七、右移（>>）
八、单片机中的应用
总结

前言

位运算：从现代计算机中所有的数据二进制的形式存储在设备中。即0、1两种状态，计算机对二进制数据进行的运算(+、-、*、/)都是叫位运算，即将符号位共同参与运算的运算

一、按位与（&）

运算规则：参加运算的两个操作数(二进制模式），只有当相应位上全部为1时取1，存在0时为0

 1&1=1  1&0=0 0&1=0 0&0=01110 &0100 = 0100

注：与这个两个的区别
&&：逻辑与，运算符两边的表达式的值都为true运算结果为true，其余情况为false

||：逻辑或
运算符两边的表达式的值都为false运算结果为false，其余情况为true

与运算的作用：
1.清零
如果想将某位清零，即使其全部二进制位为0，只要与一个各位都为零的数值相与，结果为零

led &=0XFF0F; //将led第 4-7 位清 0

2.取一个数的指定位

led = 1101 0111
led & 0000 1111  = 0000 0111 //取led的低四位，

取某个数x的低几位，只需要另找一个数y，令y的低几位为1，其余位为0，然后将x与y进行按位与运算（x&y）即可得到x的指定位

3.判断奇偶
只要根据最未位是0还是1来决定，为0就是偶数，为1就是奇数。因此可以用if ((a & 1) == 0)代替if (a % 2 == 0)来判断a是不是偶数。

二、按位或（|）

运算规则：参加运算的两个操作数(二进制模式），只要当相应位上存在1时取1，全部为0时为0

1101 0101 | 0010 0010 = 1111 0 111

作用：
置1：常用来对一个数据的某些位设置为1

led | 0000 1111 将led的低四位置1

三、按位异或（^）

运算规则：参加运算的两个操作数(二进制模式），只有当相应位上的数字不相同时取1，相同为0

1^1 = 0 0^0 = 0 0^1=1^0 = 1

作用：
1.翻转指定位（与1相异或值变化）
比如将数 X=1010 1110 的低4位进行翻转，只需要另找一个数Y，令Y的低4位为1，其余位为0，即Y=0000 1111，然后将X与Y进行异或运算（X^Y=1010 0001）即可得到。

2.与0相异或值不变

1010 1110 ^ 0000 0000 = 1010 1110

3.交换两个数

void Swap(int &a, int &b)
{if (a != b){a ^= b;b ^= a;a ^= b;}
}

四、按位异或（⊙）

运算规则：参加运算的两个操作数(二进制模式）,只有当相应位上的数字相同时取1，不相同为0

1⊙1 = 0⊙0 = 1 0⊙1=1⊙0 = 0

五、按位取反（～）

运算规则：操作数(二进制模式），0变1，1变0

~(1001) = 0110

六、左移（<<）

运算规则：将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位，左边的二进制位丢弃，右边补0

a=1010 1110
a = a<< 2 //将a的二进制位左移2位、右补0，即得a=1011 1000b = 3
b = b<<2  // b = 3*2^2

操作数每左移一位，相当于该数乘以2

七、右移（>>）

运算规则：将一个数的各二进制位全部右移若干位，正数左补0，负数左补1，右边丢弃

操作数每右移一位，相当于该数除以2

八、单片机中的应用

1.不改变其他位的值的状况下，对某几个位进行设值
这个场景单片机开发中经常使用，方法就是先对需要设置的位用 &= 操作符进行清零操作，然后用 |= 操作符设值。

比如要改变 GPIOA-> BSRRL 的状态,可以先对寄存器的值进行&清零操作

GPIOA-> BSRRL &=0XFF0F; //将第 4-7 位清 0

然后再与需要设置的值进行|或运算

GPIOA-> BSRRL |=0X0040;//设置相应位的值，不改变其他位的值

2.移位操作
将 ODR 寄存器的第 pinpos 位设置为 1

GPIOx->ODR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);

3.异或操作
可以利用与0相异或值不变，与1相异或值变化

每一次进行异或等于进行反转电平

// 外部中断回调函数, 产生外部中断，会跳转到外部中断的中断处理函数
// 中断处理函数又调用回调函数，进行中断处理
// 每触发一次进入外部中断
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{/* uclde = 0000 0000 ^ 1000 1000 =1000 1000  (1)ucled = 1000 1000 ^ 1000 1000 = 0000 0000  (2)uclde = 0000 0000 ^ 1000 1000 = 1000 1000  (3)如此下去继续反转与0相异或值不变，与1相异或值变化*/ucLed ^= 0x88;  //ucLed 刚开始位0 最高位和第四位电平一直反转，其余不变LED_Display(ucLed);
}