单片机的C语言中位操作用法.doc

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 010101002.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)|(0b00001111)=(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，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（）左移运算符用来将一个数的各位全部向左移若干位。如： a=a2表示将a的各位左移2位，右边补0。如果a=34(0x22或0b00100010)，左移2位得0b10001000，即十进制的136。高位在左移后溢出，不起作用。从上例可以看到，a被左移2位后，由34变为了136，是原来的4倍。而如果左移1位，就为0b01000100，即十进制的68，是原来的2倍，很显然，左移N位，就等于乘以了2N。但一结论只适用于左移时被溢出的高位中不包含1的情况。比如：a=64; /a=0b 0100 0000a=a1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。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，