單片機的C語言中位操作用法
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1、位運算符
本文引用地址：http://www.104case.com/article/201611/321750.htmC51提供了幾種位操作符，如下表所示：
運算符 | 含義 | 運算符 | 含義 |
& | 按位與 | ~ | 取反 |
| | 按位或 | << | 左移 |
^ | 按位異或 | >> | 右移 |
1）“按位與”運算符（&）
參加運算的兩個數據，按二進位進行“與”運算。原則是全1為1,有0為0,即：
0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1;
如下例：
a=5&3; //a=(0b 0101) & (0b 0011) =0b 0001 =1
那么如果參加運算的兩個數為負數，又該如何算呢？會以其補碼形式表示的二進制數來進行與運算。
a=-5&-3; //a=(0b 1011) & (0b1101) =0b 1001 =-7
在實際的應用中與操作經常被用于實現特定的功能：
1.清零
“按位與”通常被用來使變量中的某一位清零。如下例：
a=0xfe; //a=0b 11111110
a=a&0x55;
//使變量a的第1位、第3位、第5位、第7位清零a= 0b 01010100
2.檢測位
要知道一個變量中某一位是‘1’還是‘0’，可以使用與操作來實現。
a=0xf5; //a=0b 11110101
result=a&0x08; //檢測a的第三位,result=0
3.保留變量的某一位
要屏蔽某一個變量的其它位，而保留某些位，也可以使用與操作來實現。
a=0x55; //a=0b 01010101
a=a&0x0f; //將高四位清零，而保留低四位a=0x05
2）“按位或”運算符（｜）
參與或操作的兩個位，只要有一個為‘1’，則結果為‘1’。即有‘1’為‘1’，全‘0’為‘0’。
0|0=0; 0|1=1; 1|0=1; 1|1=1;
例如：
a=0x30|0x0f; //a=(0b00110000)|(0b00001111)=(0b00111111)=0x3f
“按位或”運算最普遍的應用就是對一個變量的某些位置‘1’。如下例：
a=0x00; //a=0b 00000000
a=a|0x7f; //將a的低7位置為1,a=0x7f
3)“異或”運算符（＾）
異或運算符＾又被稱為XOR運算符。當參與運算的兩個位相同（‘1’與‘1’或‘0’與‘0’）時結果為‘0’。不同時為‘1’。即相同為0，不同為1。
0^0=0; 0^1=1; 1^0=1;1^1=0;
例如：
a=0x55^0x3f; //a=(0b01010101)^(0b00111111)=(0b01101010)=0x6a
異或運算主要有以下幾種應用：
1.翻轉某一位
當一個位與‘1’作異或運算時結果就為此位翻轉后的值。如下例：
a=0x35; //a=0b00110101
a=a^0x0f; //a=0b00111010 a的低四位翻轉
關于異或的這一作用，有一個典型的應用，即取浮點的相反數，具體的實現如下：
f=1.23; //f為浮點型變量 值為1.23
f=f*-1; //f乘以-1，實現取其相反數，要進行一次乘運算
f=1.23;
((unsigned char *)&f)[0]^=0x80; //將浮點數f的符號位進行翻轉實現取相反數
2.保留原值
當一個位與‘0’作異或運算時，結果就為此位的值。如下例：
a=0xff; //a=0b11111111
a=a^0x0f; //a=0b11110000與0x0f作異或，高四位不變，低四位翻轉
3.交換兩個變量的值，而不用臨時變量
要交換兩個變量的值，傳統的方法都需要一個臨時變量。實現如下：
void swap(unsigned char *pa,unsigned char *pb)
{
unsigned char temp=*pa;//定義臨時變量，將pa指向的變量值賦給它
*pa=*pb;
*pb=temp; //變量值對調
}
而使用異或的方法來實現，就可以不用臨時變量，如下：
void swap_xor(unsigned char *pa,unsigned char *pb)
{
*pa=*pa^*pb;
*pb=*pa^*pb;
*pa=*pa^*pb; //采用異或實現變量對調
}
從上例中可以看到異或運算在開發中是非常實用和神奇的。
4）“取反”運算符（~）
與其它運算符不同，“取反”運算符為單目運算符，即它的操作數只有一個。它的功能就是對操作數按位取反。也就是是‘1’得‘0’，是‘0’得‘1’。
~1=0; ~0=1;
如下例：
a=0xff; //a=0b11111111
a=~a; //a=0b00000000
1.對小于0的有符號整型變量取相反數
d=-1;
//d為有符號整型變量，賦值為-1，內存表示為0b 11111111 11111111
d=~d+1; //取d的相反數,d=1,內存表示0b 00000000 00000001
此例運用了負整型數在內存以補碼方式來存儲的這一原理來實現的。負數的補碼方式是這樣的：負數的絕對值的內存表示取反加1，就為此負數的內存表示。如-23如果為八位有符號整型數，則其絕對值23的內存表示為0b00010111，對其取反則為0b11101000，再加1為0b11101001，即為0XE9，與Keil仿真結果是相吻合的：
2.增強可移植性
關于“增強可移植性”用以下實例來講解：
假如在一種單片機中unsigned char類型是八個位（1個字節），那么一個此類型的變量a=0x67，對其最低位清零。則可以用以下方法：
a=0x67; //a=0b 0110 0111
a=a&0xfe; //a=0b 0110 0110
上面的程序似乎沒有什么問題，使用0xfe這一因子就可以實現一個unsigned char型的變量最低位清零。但如果在另一種單片機中的unsigned char類型被定義為16個位（兩個字節），那么這種方法就會出錯，如下：
b=0x6767; //假設b為另一種單片機中的unsigned char類型變量，值為0b 0110 0111 0110 0111
b=b&0xfe; //如果此時因子仍為0xfe的話，則結果就為0b 0000 0000 0110 0110即0x0066，而與0x6766不相吻合
上例中的問題就是因為不同環境中的數據類型差異所造成的，即程序的可移植性不好。對于這種情況可以采用如下方法來解決：
a=0x67; //a=0b 0110 0111
a=a&~1; //在不同的環境中~1將自動匹配運算因子，實現最后一位清零 a=0x66其中~1為0b 11111110
b=0x6767; //a=0b 0110 0111 0110 0111
b=a&~1; //~1=0b 1111 1111 1111 1110，b=0b 0110 0111 0110 0110，即0x6766
5）左移運算符（<<）
左移運算符用來將一個數的各位全部向左移若干位。如：
a=a<<2
表示將a的各位左移2位，右邊補0。如果a=34(0x22或0b00100010)，左移2位得0b10001000，即十進制的136。高位在左移后溢出，不起作用。
從上例可以看到，a被左移2位后，由34變為了136，是原來的4倍。而如果左移1位，就為0b01000100，即十進制的68，是原來的2倍，很顯然，左移N位，就等于乘以了2N。但一結論只適用于左移時被溢出的高位中不包含‘1’的情況。比如：
a=64; //a=0b 0100 0000
a=a<<2; //a=0b 0000 0000
其實可以這樣來想，a為unsigned char型變量，值為64，左移2位后等于乘以了4，即64X4＝256，而此種類型的變量在表達256時，就成為了0x00，產生了一個進位，即溢出了一個‘1’。
在作乘以2N這種操作時，如果使用左移，將比用乘法快得多。因此在程序中適應的使用左移，可以提高程序的運行效率。
6）右移運算符
右移與左移相類似，只是位移的方向不同。如：
a=a>>1
表示將a的各位向右移動1位。與左移相對應的，左移一位就相當于除以2，右移N位，就相當于除以2N。
在右移的過程中，要注意的一個地方就是符號位問題。對于無符號數右移時左邊高位移和‘0’。對于有符號數來說，如果原來符號位為‘0’，則左邊高位為移入‘0’，而如果符號位為‘1’，則左邊移入‘0’還是‘1’就要看實際的編譯器了，移入‘0’的稱為“邏輯右移”，移入‘1’的稱為“算術右移”。Keil中采用“算術右移”的方式來進行編譯。如下：
d=-32; //d為有符號整型變量，值為-32，內存表示為0b 11100000
d=d>>1;//右移一位d為0b 11110000即-16，Keil采用"算術邏輯"進行編譯
7）位運算賦值運算符
在對一個變量進行了位操作中，要將其結果再賦給該變量，就可以使用位運算賦值運算符。位運算賦值運算符如下：
&=, |=,^=,~=,<<=, >>=
例如：a&=b相當于a=a&b,a>>=2相當于a>>=2。
8）不同長度的數據進行位運算
如果參與運算的兩個數據的長度不同時，如a為char型，b為int型，則編譯器會將二者按右端補齊。如果a為正數，則會在左邊補滿‘0’。若a為負數，左邊補滿‘1’。如果a為無符號整型，則左邊會添滿‘0’。
a=0x00; //a=0b 00000000
d=0xffff; //d=0b 11111111 11111111
d&=a; //a為無符號型，左邊添0，補齊為0b 00000000 00000000，d=0b 00000000 00000000
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