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1、单片机的 C语言中位操作用法作者：郭天祥 来源：转自 更新时间：2008-12-4 21:50:22 浏览次数：12249在对单处机进行编程的过程中，对位的操作是经常遇到的。C51 对位的操控能力是非常强大的。从这一点上，就可以看出 C 不光具有高级语言的灵活性，又有低级语言贴近硬件的特点。这也是在各个领域中都可以看到 C 的重要原因。在这一节中将详细讲解 C51 中的位操作及其应用。1、位运算符C51 提供了几种位操作符，如下表所示：运算符 含义 运算符 含义& 按位与 取反| 按位或 右移1）“按位与”运算符（&）参加运算的两个数据，按二进位进行“与”运算。原则是全 1 为 1,有 0 为
2、 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那么如果参加运算的两个数为负数，又该如何算呢？会以其补码形式表示的二进制数来进行与运算。a=-5&-3; /a=(0b 1011) & (0b1101) =0b 1001 =-7 在实际的应用中与操作经常被用于实现特定的功能：1.清零“按位与”通常被用来使变量中的某一位清零。如下例：a=0xfe; /a=0b 11111110a=a&0x55; /使变量 a 的第 1 位、第 3 位、第 5 位、第 7 位清零 a= 0b 0101010
3、02.检测位要知道一个变量中某一位是1还是0，可以使用与操作来实现。a=0xf5; /a=0b 11110101result=a&0x08; /检测 a 的第三位,result=03.保留变量的某一位要屏蔽某一个变量的其它位，而保留某些位，也可以使用与操作来实现。a=0x55; /a=0b 01010101a=a&0x0f; /将高四位清零，而保留低四位 a=0x05 2）“按位或”运算符（） 参与或操作的两个位，只要有一个为1，则结果为1。即有1为1，全0为0。0|0=0; 0|1=1; 1|0=1; 1|1=1;例如：a=0x30|0x0f; /a=(0b00110000)|(0b0000
4、1111)=(0b00111111)=0x3f“按位或”运算最普遍的应用就是对一个变量的某些位置1。如下例：a=0x00; /a=0b 00000000a=a|0x7f; /将 a 的低 7 位置为 1,a=0x7f3)“异或 ”运算符（）异或运算符又被称为 XOR 运算符。当参与运算的两个位相同（1与1或0与0）时结果为0。不同时为1。即相同为 0，不同为 1。00=0; 01=1; 10=1;11=0;例如：a=0x550x3f; /a=(0b01010101)(0b00111111)=(0b01101010)=0x6a异或运算主要有以下几种应用：1.翻转某一位当一个位与1作异或运算时结果
5、就为此位翻转后的值。如下例：a=0x35; /a=0b00110101a=a0x0f; /a=0b00111010 a 的低四位翻转关于异或的这一作用，有一个典型的应用，即取浮点的相反数，具体的实现如下：f=1.23; /f 为浮点型变量 值为 1.23f=f*-1; /f 乘以-1，实现取其相反数，要进行一次乘运算f=1.23;(unsigned char *)&f)0=0x80; /将浮点数 f 的符号位进行翻转实现取相反数2.保留原值当一个位与0作异或运算时，结果就为此位的值。如下例：a=0xff; /a=0b11111111a=a0x0f; /a=0b11110000 与 0x0f 作
6、异或，高四位不变，低四位翻转3.交换两个变量的值，而不用临时变量要交换两个变量的值，传统的方法都需要一个临时变量。实现如下：void swap(unsigned char *pa,unsigned char *pb)unsigned char temp=*pa;/定义临时变量，将 pa 指向的变量值赋给它*pa=*pb;*pb=temp; /变量值对调而使用异或的方法来实现，就可以不用临时变量，如下：void swap_xor(unsigned char *pa,unsigned char *pb)*pa=*pa*pb;*pb=*pa*pb;*pa=*pa*pb; /采用异或实现变量对调从上例
7、中可以看到异或运算在开发中是非常实用和神奇的。4）“取反”运算符（）与其它运算符不同，“取反”运算符为单目运算符，即它的操作数只有一个。它的功能就是对操作数按位取反。也就是是1得0，是0得1。1=0; 0=1 ;如下例：a=0xff; /a=0b11111111a=a; /a=0b000000001.对小于 0 的有符号整型变量取相反数d=-1; /d 为有符号整型变量，赋值为-1，内存表示为 0b 11111111 11111111d=d+1; /取 d 的相反数,d=1,内存表示 0b 00000000 00000001此例运用了负整型数在内存以补码方式来存储的这一原理来实现的。负数的补码
8、方式是这样的：负数的绝对值的内存表示取反加 1，就为此负数的内存表示。如-23 如果为八位有符号整型数，则其绝对值 23 的内存表示为 0b00010111，对其取反则为 0b11101000，再加 1 为 0b11101001，即为0XE9，与 Keil 仿真结果是相吻合的：2.增强可移植性关于“增强可移植性”用以下实例来讲解：假如在一种单片机中 unsigned char 类型是八个位（1 个字节），那么一个此类型的变量 a=0x67，对其最低位清零。则可以用以下方法：a=0x67; /a=0b 0110 0111a=a&0xfe; /a=0b 0110 0110上面的程序似乎没有什么问题
9、，使用 0xfe 这一因子就可以实现一个unsigned char 型的变量最低位清零。但如果在另一种单片机中的 unsigned char 类型被定义为 16 个位（两个字节），那么这种方法就会出错，如下：b=0x6767; /假设 b 为另一种单片机中的 unsigned char 类型变量，值为 0b 0110 0111 0110 0111b=b&0xfe; /如果此时因子仍为 0xfe 的话，则结果就为0b 0000 0000 0110 0110 即 0x0066，而与0x6766 不相吻合 上例中的问题就是因为不同环境中的数据类型差异所造成的，即程序的可移植性不好。对于这种情况可以采
10、用如下方法来解决： a=0x67; /a=0b 0110 0111a=a&1; /在不同的环境中1 将自动匹配运算因子，实现最后一位清零 a=0x66 其中1 为 0b 11111110b=0x6767; /a=0b 0110 0111 0110 0111b=a&1; /1=0b 1111 1111 1111 1110，b=0b 0110 0111 0110 0110 ，即 0x6766 5）左移运算符（1表示将 a 的各位向右移动 1 位。与左移相对应的，左移一位就相当于除以2，右移 N 位，就相当于除以 2N。在右移的过程中，要注意的一个地方就是符号位问题。对于无符号数右移时左边高位移和0
11、。对于有符号数来说，如果原来符号位为0，则左边高位为移入0，而如果符号位为1，则左边移入0还是1就要看实际的编译器了，移入0的称为“逻辑右移”，移入1的称为“算术右移”。Keil 中采用“算术右移”的方式来进行编译。如下：d=-32; /d 为有符号整型变量，值为 -32，内存表示为 0b 11100000d=d1;/右移一位 d 为 0b 11110000 即-16，Keil 采用算术逻辑进行编译7）位运算赋值运算符在对一个变量进行了位操作中，要将其结果再赋给该变量，就可以使用位运算赋值运算符。位运算赋值运算符如下：&=, |=,=,=,=例如：a&=b 相当于 a=a&b,a=2 相当于 a=2。8）不同长度的数据进行位运算如果参与运算的两个数据的长度不同时，如 a 为char 型，b 为 int 型，则编译器会将二者按右端补齐。如果 a 为正数，则会在左边补满0。若 a 为负数，左边补满1。如果 a 为无符号整型，则左边会添满0。a=0x00; /a=0b 00000000d=0xffff; /d=0b 11111111 11111111d&=a; /a 为无符号型，左边添 0，补齐为 0b 00000000 00000000，d=0b 00000000 00000000
