C按位运算符

C按位运算符，重读后发现对后续写驱动很有用处，结合自己理解做记录

一、按位逻辑运算符

复习一下常见的四种按位逻辑运算符，和数电内容基本一致

1、二进制反码或按位取反：~

同数电非门，通过逐位比较两个运算对象，生成一个新值。

1 2	~(10010001) // 表达式 01101110 // 结果式

若val的类型为unsigned char即uint8_t，值为00000010，十进制为2。那么，~val的值为11111101，十进制为253

1 2	// 使用参考 val = ~val;

2、按位与：&

同数电与门，通过逐位比较两个运算对象，生成一个新值。

(10010001) & (01101110)  // 这里拿两个互为非的进行与运算
00000000				 // 那不就是全为0嘛
    
(10010001) & (01100101)	 // 取两个不相关的值时
00000001				 // 结果1

使用方法：

1
2

val &= 0156;	  // 0156是八进制，数字前带0是八进制，0x是十六进制
val = val & 0156; //二进制常量前面可以加上前缀 "0b" 或 "0B"，但这并不是 C 语言的标准语法，因此不是所有编译器都支持这种写法。

3、按位或： |

同数电或门，通过逐位比较两个运算对象，生成一个新值。

10010001 | 01101110  	 // 还是以拿两个互为非的进行或运算
11111111			 	 // 全1了
    
(10010001) | (01100101)	 // 取两个不相关的值时
11110101				 // 结果245

使用方法：

1 2	val \|= 0156; // 表达式 val = val \| 0156; // 结果

4、按位异或： ^

同数电异或门，通过逐位比较两个运算对象，生成一个新值。

10010001 ^ 01101110  	 // 还是以拿两个互为非的进行异或运算
11111111			 	 // 全1了
    
(10010001) | (01100101)	 // 取两个不相关的值时
11110100				 // 结果244

使用方法：

1 2	val ^= 0156; // 表达式 val = val ^ 0156; // 结果245

二、用法

1、掩码

c语言按位与运算符常用于掩码（mark）

掩码是一个二进制数字，用于屏蔽或标记二进制数中的一些位。在计算机科学中，掩码通常被用来表示或隐藏某些信息。通常情况下，掩码是一个二进制数字，用于与另一个二进制数进行按位运算，从而将原始数据中的一些位清除或保留下来。掩码的常见用途包括权限控制、数据加密和数据压缩等方面。

掩码的应用非常广泛。在权限控制中，掩码被用来限制用户对特定资源的访问权限。例如，一个文件的权限掩码可能是一个 8 位二进制数，其中每一位代表一种访问权限，例如读、写和执行。在这种情况下，用户的权限也被表示为一个二进制数，用于与文件的权限掩码进行按位与运算，以确定用户是否具有访问权限。

掩码还可以用于数据加密和解密。例如，在对数据进行加密时，一个掩码可以用来隐藏数据的一些位。只有拥有正确的掩码才能解密数据，从而确保数据的安全性。

掩码还可以用于网络通信中。例如，在 IPv4 中，IP 地址和子网掩码都是 32 位的二进制数。子网掩码用来标识网络地址和主机地址的分隔符，用于确定特定 IP 地址所属的网络。当两个计算机在同一子网中进行通信时，掩码可以用来判断它们是否在同一网络中，从而决定是否需要进行路由。

总的来说，掩码是一种十分重要的二进制技术，用于标记、保留或清除二进制数中的一些位。它在许多领域都有广泛的应用，包括权限控制、数据加密、网络通信等。

2、打开位（设置位）

有时，需要打开一个值的特定位，同时保持其他位不变，这种情况可以使用按位或运算符(|)

// 标志位flags,目标是打开flags的第0位和第7位，而其他不变
int flags = 0xE;			// 二进制表示为00001110
// 使用|运算符，任何位与0组合，结果都为其本身，任何位与1组合，结果都为1。
int mark  = 0x81;			// 二进制表示为10000001
// 将mark第0位和第七位设为1，其余为0，与flags进行或运算，则成功打开flags的第7位和第0位
flags |= mark;				// 结果为10001111 = 0x8F = 143

同样，这种方法根据mark中为1的位，可以将flags中对应的位设置为1，其他位不变

3、关闭位（清空位）

与打开位类似，有时需要关闭一个值的特定位，同时保持其他位不变，这种情况需要使用按与位运算符(&)和位或运算符(|)

// 标志位flags,目标是关闭flags的第1位，而其他不变
int flags = 0xE;			// 二进制表示为00001110
// 先将mark要关闭的位设为1
int mark  = 0x2;			// 二进制表示为00000010
// ~mark将mark所有的0变为1,1变为0，值变为11111101，再进行&运算，进行与运算任何位与1组合都为其本身，与0组合为0
flags &= ~mark;				// 结果为00001100 = 0xC = 12

同样，这种方法根据mark中为1的位，可以将flags中对应的位设置为0，其他位不变

4、切换位

切换位的意思是：打开已关闭的位，或关闭已打开的位，这种情况可以使用异或运算符(^)

// 标志位flags,目标是切换flags的第1位和第5位，而其他不变
int flags = 0xE;			// 二进制表示为00001110
// 先将mark要切换的位设为1
int mark  = 0x22;			// 二进制表示为00100010
// 如果b为1,1^b为0；如果b为0,1^b为1；无论b为0还是1,0^b的结果都是b
flags ^= mark;				// 结果为00101100 = 0x2c = 44

同样，这种方法根据mark中为1的位，可以将flags中对应的位切换，其他位不变

5、检查位的值

有时需要检查某位的值，这种情况可以使用与运算符(&)

// 目标是检查flags中2号位的值是否为1
int flags = 0xE;			// 二进制表示为00001110
// 先将mark要检查的位设为1
int mark  = 0x8;			// 二进制表示为00000100
// 不能这样直接比较位的值!!!!!!!!!
if (flags == mark)
    printf("hello!\n");

这样做即使flags的2号为为1，其他位的值也会导致比较结果为false。因此，必须覆盖flags中的其他值，只用2号为和mark比较

// 先&运算后，flags除了mark位为1的相同位，其他位都与0位做与运算，都变为0了，只有与mark位为1的位保留原来的数据
// flags&mark运算后结果为00000100，此时再与mark比较，若返回ture则检查的位打开，返回false则检查的位关闭
if ((flags & mark) == mark)
	printf("hello!\n");