本節(jié)書摘來自異步社區(qū)《嵌入式Linux與物聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)——C語言內(nèi)核深度解析》一書中的第2章，第2.4節(jié)，作者朱有鵬 , 張先鳳，更多章節(jié)內(nèi)容可以訪問云棲社區(qū)“異步社區(qū)”公眾號查看。

2.4　位運算構(gòu)建特定二進(jìn)制數(shù)

由前面可知，對寄存器特定位進(jìn)行置1、清零或者取反，關(guān)鍵點在于要事先構(gòu)建一個特別的數(shù)，這個數(shù)和原來的值進(jìn)行位與、位或、位異或操作，即可達(dá)到我們對寄存器操作的要求。

自己去算這個數(shù)，顯然既費時又費腦，雖然依托工具也可以算出來，但缺點就是不直觀。如0X0003803A這個數(shù)誰能一下報出轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制后為多少？太難了。既然如此，我們完全可以使用位運算（位與、位或、取反等等）快速地構(gòu)建我們需要的操作數(shù)。

2.4.1　使用移位獲取特定位為1的二進(jìn)制數(shù)

最簡單的就是用移位來獲取一個特定位為1的二進(jìn)制數(shù)。如我們需要一個bit3~bit7為1（隱含意思就是其他位全部為0）的二進(jìn)制數(shù)。

我們可以用計算器或者直接用腦子去想。

這個數(shù)便是0b11111000 = 0xf8，而這個數(shù)并不容易一下就能想出來。

我們來利用二進(jìn)制構(gòu)造。

分析bit3~bit7為1，則該數(shù)是由5(7-3+1)個二進(jìn)制的1構(gòu)成的，只不過是從bit3開始連續(xù)排布的，所以我們就想構(gòu)造一個從bit0開始連續(xù)排布的5個二進(jìn)制1，左移3位即可實現(xiàn)。而這個數(shù)很容易就可以想出來，它就是0x1f，現(xiàn)在對這個數(shù)左移3位(0x1f << 3 )是不是就實現(xiàn)了呢。

也許，這個對比還不是很明顯，我們再來看一個例子：獲取bit3~bit7為1，同時bit23~bit25為1，其余位為0的數(shù)。

這個時候你用腦子去想是不是開始覺得頭大了。

好了，你可以用筆或者計算器算下。這個數(shù)是0b0000 0011 1000 0000 0000 0000 1111 1000 = 0x038000f8。

我們來利用二進(jìn)制構(gòu)造。

bit3~bit7：以bit0為基準(zhǔn)構(gòu)造結(jié)果為0x1f。

bit23~bit25：以bit0為基準(zhǔn)構(gòu)造結(jié)果為0x07。

開始移位相或：(0x1f<<3) | (0x07<<23)

對比：假如要用C語言定義該數(shù)，如下所示。

int a = 0x038000f8; int a = (0x1f<<3) | (0x07<<23);

很顯然，第二個可讀性和可塑性提高了很多！

2.4.2　結(jié)合位取反獲取特定位為0的二進(jìn)制數(shù)

這次我們要獲取bit4~bit10為0（該數(shù)總共32bit），其余位全部為1的數(shù)。有了上面的思維之后，想想該怎么做？我想如果你有了上面的思維后，相信聰明的你已經(jīng)知道解法了吧。

分析：bit4~bit10為0，說明bit31~bit11都為1，bit3~bit0也都為1。
　　　bit31~bit11：以bit0為基準(zhǔn)構(gòu)造結(jié)果為0x1fffff。
　　　bit3~bit0：以bit0為基準(zhǔn)構(gòu)造結(jié)果為0x0f。

所以，結(jié)果是(0x1fffff<<11) | (0x0f<<0)。

但是，你有沒有發(fā)現(xiàn)采用這種方法并沒有什么太大的優(yōu)勢。連續(xù)為1的位數(shù)太多了，這個數(shù)字本身就很難構(gòu)造，所以這種方法的優(yōu)勢損失掉了。這種特定位（比較少）為0而其余位（大部分）為1的數(shù)，不適合用很多個連續(xù)1左移的方式來構(gòu)造，而適合左移加位取反的方式來構(gòu)造。

思路：先試圖構(gòu)造出這個數(shù)的反碼，再取反得到這個數(shù)。例如本例中要構(gòu)造的數(shù)bit4~bit10為0，其余位為1，那我們就先構(gòu)造一個bit4~bit10為1，其余位為0的數(shù)，然后對這個數(shù)按位取反即可。

· 構(gòu)造該數(shù)的反碼
bit4~bit10為0的數(shù)。其反碼為bit4~bit10為1，其余bit為0，這個就很容易構(gòu)造，就是0x7f<<4。

· 對其取反
對其構(gòu)造的反碼進(jìn)行取反：~(0x7f<<4)。

對比：對該數(shù)用C語言定義，效果很明顯。

int a = 0x1fffff<<11) | (0x0f<<0); int a = ~(0x7f<<4);

2.4.3　總結(jié)

位與、位或結(jié)合特定二進(jìn)制數(shù)，即可完成寄存器位操作需求。

如果你要的這個數(shù)中比較少位為1，大部分位為0，則可以通過連續(xù)很多個1左移n位得到。

如果你想要的數(shù)中比較少位為0，大部分位為1，則可以通過先構(gòu)建其位反碼，然后再位取反來得到。

如果你想要的數(shù)中連續(xù)1（連續(xù)0）的部分不止一個，那么可以通過多段分別構(gòu)造，然后再彼此位或即可。這時候因為參與位或運算的各個數(shù)為1的位是不重復(fù)的，所以這時候的位或其實相當(dāng)于幾個數(shù)的疊加。

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎勵來咯，堅持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《嵌入式Linux与物联网软件开发——C语言内核深度解析》一2.4　位运算构建特定二进制数...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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