“按位右移”的版本间的差异

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（Created page with "*'''Bitwise AND (&), Bitwise OR (|), Bitwise XOR (^)''' 按位与（&） 按位操作符对变量进行位级别的计算。它们能解决很多常见的编程问题。下..."）
 
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*'''Bitwise AND (&), Bitwise OR (|), Bitwise XOR (^)'''
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*'''bitshift left (<<), bitshift right (>>)'''
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按位与（&）
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*'''描述'''
  
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按位操作符对变量进行位级别的计算。它们能解决很多常见的编程问题。下面的材料大多来自这个非常棒的按位运算指导。
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出自Playground的 The Bitmath Tutorial 在C++语言中有两个移位运算符：
  
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说明和语法
+
左移位运算符（«）和右移运算符（»）。这些操作符可使左运算元中的某些位移动右运算元中指定的位数。
  
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下面是所有的运算符的说明和语法。进一步的详细资料，可参考教程。
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*'''语法'''
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<pre style="color:green">
  
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按位与(&)
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variable « number_of_bits variable » number_of_bits
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</pre>
  
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位操作符与在C + +中是一个&符，用在两个整型变量之间。按位与运算符对两侧的变量的每一位都进行运算，规则是：如果两个运算元都是1，则结果为1，否则输出0.另一种表达方式：
+
*'''参数'''
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<pre style="color:green">
  
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0 0 1 1 运算元1
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variable - (byte, int, long) number_of_bits integer ⇐ 32
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0 1 0 1 运算元2
 
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----------
 
−
0 0 0 1（运算元1&运算元2）-返回结果
 
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在Arduino中，int类型为16位，所以在两个int表达式之间使用&会进行16个并行按位与计算。代码片段就像这样：
 
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<pre style="color:green">
 
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    int a =  92;    //二进制: 0000000001011100
 
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    int b = 101;    // 二进制: 0000000001100101
 
−
    int c = a & b;  // 结果:    0000000001000100, 或10进制的68
 
 
</pre>
 
</pre>
  
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a和b的16位每位都进行按位与计算，计算结果存在c中，二进制结果是01000100，十进制结果是68.
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*'''例子'''
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<pre style="color:green">
  
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按位与最常见的作用是从整型变量中选取特定的位，也就是屏蔽。见下方的例子。
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    int a = 5;        // 二进制数: 0000000000000101
 +
    int b = a << 3;  // 二进制数: 0000000000101000, 或十进制数：40
 +
    int c = b >> 3;  // 二进制数: 0000000000000101, 或者说回到开始时的5
 +
</pre>
  
−
按位或（|）
+
当你将x左移y位时（x«y），x中最左边的y位会逐个逐个的丢失：
 +
<pre style="color:green">
  
−
按位或操作符在C++中是|。和&操作符类似，|操作符对两个变量的为一位都进行运算，只是运算规则不同。按位或规则：只要两个位有一个为1则结果为1，否则为0。换句话说：
+
    int a = 5;        // 二进制: 0000000000000101
 +
    int b = a << 14;  // 二进制: 0100000000000000 - 101中最左边的1被丢弃
 +
如果你确定位移不会引起数据溢出，你可以简单的把左移运算当做对左运算元进行2的右运算元次方的操作。例如，要产生2的次方，可使用下面的方式：
 +
<pre style="color:green">
  
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0 0 1 1 运算元1
+
1 << 0 == 1
−
0 1 0 1 运算元2
+
1 << 1 == 2
−
----------
+
1 << 2 == 4
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0 1 1 1（运算元1 | 运算元2） - 返回的结果
+
1 << 3 == 8
−
这里是一个按位或运算在C + +代码片段：
+
...
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<pre style="color:green">
+
1 << 8 == 256
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    int a = 92;    // 二进制: 0000000001011100
+
1 << 9 == 512
−
    int b = 101;    //二进制: 0000000001100101
+
10 << 1 == 1024
−
    int c = a | b;  // 结果:    0000000001111101, 或十进制的125
+
...
 
</pre>
 
</pre>
  
−
示例程序
+
当你将x右移y位(x»y)，如果x最高位是1，位移结果将取决于x的数据类型。如果x是int类型，最高位为符号位，确定是否x是负数或不是，正如我们上面的讨论。如果x类型为int，则最高位是符号位，正如我们以前讨论过，符号位表示x是正还是负。在这种情况下，由于深奥的历史原因，符号位被复制到较低位：
 +
<pre style="color:green">
  
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按位与和按位或运算常用于端口的读取-修改-写入。在微控制器中，一个端口是一个8位数字，它用于表示引脚状态。对端口进行写入能同时操作所有引脚。
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X = -16; //二进制：1111111111110000
 +
Y = X >> 3 //二进制：1111111111111110
 +
</pre>
  
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PORTD是一个内置的常数，是指0,1,2,3,4,5,6,7数字引脚的输出状态。如果某一位为1，着对应管脚为HIGH。（此引脚需要先用pinMode()命令设置为输出）因此如果我们这样写，PORTD=B00110001；则引脚2、3、7状态为HIGH。这里有个小陷阱，我们可能同时更改了引脚0、1的状态，引脚0、1是Arduino串行通信端口，因此我们可能会干扰通信。
+
这种结果，被称为符号扩展，往往不是你想要的行为。你可能希望左边被移入的数是0。右移操作对无符号整型来说会有不同结果，你可以通过数据强制转换改变从左边移入的数据：
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<pre style="color:green">
  
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我们的算法的程序是：
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X = -16; //二进制：1111111111110000
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int y = (unsigned int)x >> 3;  // 二进制: 0001111111111110
 +
</pre>
  
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读取PORT并用按位与清除我们想要控制的引脚
+
如果你能小心的避免符号扩展问题，你可以将右移操作当做对数据除2运算。例如：
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用按位或对PORTD和新的值进行运算
 
 
<pre style="color:green">
 
<pre style="color:green">
−
int i;    // 计数器
 
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int j;
 
−
 
−
void setup()
 
−
DDRD = DDRD | B11111100; //设置引脚2~7的方向，0、1脚不变(xx|00==xx)
 
−
//效果和pinMode(pin,OUTPUT)设置2~7脚为输出一样
 
−
serial.begin（9600）;
 
−
}
 
−
 
−
void loop ()  {
 
−
for (i=0; i<64; i++){
 
−
 
−
PORTD = PORTD & B00000011;  // 清除2~7位，0、1保持不变（xx & 11 == xx）
 
−
j = (i << 2);              //将变量左移为·2~7脚，避免0、1脚
 
−
PORTD = PORTD | j;          //将新状态和原端口状态结合以控制LED脚
 
−
Serial.println(PORTD, BIN); // 输出掩盖以便调试
 
−
delay(100);
 
−
}
 
−
}
 
−
</pre>
 
−
 
−
按位异或（^）
 
  
−
C++中有一个不常见的操作符叫按位异或，也叫做XOR（通常读作”eks-or“）。按位异或操作符用‘^'表示。此操作符和按位或（|）很相似，区别是如果两个位都为1则结果为0：
+
INT = 1000;
−
 
+
Y = X >> 3; 8 1000 //1000整除8，使y=125
−
0 0 1 1 运算元1
 
−
0 1 0 1 运算元2
 
−
----------
 
−
0 1 1 0（运算元1 ^运算元2） - 返回的结果
 
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按位异或的另一种解释是如果两个位值相同则结果为0，否则为1。
 
−
 
 
−
下面是一个简单的代码示例：
 
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<pre style="color:green">
 
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    int x = 12;     // 二进制: 1100
 
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    int y = 10;    // 二进制: 1010
 
−
    int z = x ^ y;  // 二进制: 0110, 或十进制 6
 
−
// Blink_Pin_5
 
−
//演示“异或”
 
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void setup(){
 
−
DDRD = DDRD | B00100000; //设置数字脚5设置为输出
 
−
serial.begin（9600）;
 
−
}
 
−
 
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void loop ()  {
 
−
PORTD = PORTD ^ B00100000;  // 反转第5位（数字脚5），其他保持不变
 
−
delay(100);
 
−
}
 
 
</pre>
 
</pre>
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2016年3月28日 (一) 09:27的版本

  • bitshift left (<<), bitshift right (>>)
  • 描述

出自Playground的 The Bitmath Tutorial 在C++语言中有两个移位运算符：

左移位运算符（«）和右移运算符（»）。这些操作符可使左运算元中的某些位移动右运算元中指定的位数。

  • 语法

variable « number_of_bits variable » number_of_bits
  • 参数

variable - (byte, int, long) number_of_bits integer ⇐ 32
  • 例子

    int a = 5;        // 二进制数: 0000000000000101
    int b = a << 3;   // 二进制数: 0000000000101000, 或十进制数：40
    int c = b >> 3;   // 二进制数: 0000000000000101, 或者说回到开始时的5

当你将x左移y位时（x«y），x中最左边的y位会逐个逐个的丢失： 


    int a = 5;        // 二进制: 0000000000000101
    int b = a << 14;  // 二进制: 0100000000000000 - 101中最左边的1被丢弃
如果你确定位移不会引起数据溢出，你可以简单的把左移运算当做对左运算元进行2的右运算元次方的操作。例如，要产生2的次方，可使用下面的方式：
<pre style="color:green">

1 << 0 == 1
1 << 1 == 2
1 << 2 == 4
1 << 3 == 8
...
1 << 8 == 256
1 << 9 == 512
10 << 1 == 1024
...

当你将x右移y位(x»y)，如果x最高位是1，位移结果将取决于x的数据类型。如果x是int类型，最高位为符号位，确定是否x是负数或不是，正如我们上面的讨论。如果x类型为int，则最高位是符号位，正如我们以前讨论过，符号位表示x是正还是负。在这种情况下，由于深奥的历史原因，符号位被复制到较低位： 


X = -16; //二进制：1111111111110000
Y = X >> 3 //二进制：1111111111111110

这种结果，被称为符号扩展，往往不是你想要的行为。你可能希望左边被移入的数是0。右移操作对无符号整型来说会有不同结果，你可以通过数据强制转换改变从左边移入的数据： 


X = -16; //二进制：1111111111110000
int y = (unsigned int)x >> 3;  // 二进制: 0001111111111110

如果你能小心的避免符号扩展问题，你可以将右移操作当做对数据除2运算。例如： 


INT = 1000;
Y = X >> 3; 8 1000  //1000整除8，使y=125

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