c语言位操作在内核中应用

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 11111110

a=a&0x55; //使变量a的第1位、第3位、第5位、第7位清零 a= 0b 01010100

2）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 11110101

result=a&0x08; //检测a的第三位,result=0

3）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 01010101

a=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 00000000

a=a|0x7f; //将a的低7位置为1,a=0x7f

3. “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

。 0^0=0; 0^1=1; 1^0=1;1^1=0;例如：

　　 a=0x55^0x3f; //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=0b00110101

a=a^0x0f; //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1.23

f=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=0b11111111

a=a^0x0f; //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

}

几个经典的位运算函数

4.1求当前机器无符号整型最大长度

/*the max length of unsigned int*/

int int_size ()

{

unsigned int bits;

int size = 0;

bits = ~0;

while ( bits ) {

++size;

bits >>= 1;

}

return size;

}

4.2移位运算

/*a bit mover for unsigned int

if n > 0 move left for n bits,else move right*/

unsigned int bit_shift (unsigned int value,int n)

{

int intsize=int_size(); /*the length of unsigned int*/

if(n>0 && n< intsize) /*move left*/

value<<=n;

else if (n<0 && n> -intsize) /*move right*/

value>>=-n;

else

value=0;

return value;

}

4.3循环移位运算

/*a bit rotate mover for unsigned int

if n > 0 move left for n bits,else move right*/

unsigned int bit_rotate (unsigned int value, int n)

{

unsigned int result,bits,intsize;

intsize=int_size(); /*the length of unsigned int*/

if(n > 0)

n=n % intsize;

else

n=-(-n % intsize);

if(n==0)

result=value;

else if(n >0 ){ /*move left*/

bits=value >> (intsize-n);/*bits should be in the rightest*/

result=value << n|bits;

}else{ /*move right*/

n=-n;

bits=value << (intsize-n);/*bits should be in the leftest*/

result=value >> n|bits;

}

return result;

}

4.4返回无符号整型数value中从右起第p位的值

/* get bit No.p(from right) of value to see if it is on */

int bit_get (unsigned int value, int p)

{

int intsize=int_size(); /*the length of unsigned int*/

if ( p < 0 || p > intsize-1 )/*out of range*/

return 0;

if ( (value >> p) & 1 )

return 1;

else

return 0;

}

4.5将无符号整型数value中从右起的第p位置1

/* set bit No.p(from right) of value on */

unsigned int bit_set (unsigned int value, int p)

{

int intsize=int_size(); /*the length of unsigned int*/

if ( p < 0 || p > intsize-1 )/*out of range*/

return 0;

return value | (1 << p);

}

4.6返回无符号整型数value中从第p位(右起)向右n位的值

[1]~(~0 << n)表示最右边n位全为1;

[2]value >> (p+1-n)表示将目标位字段移至最右端;

/*get n bits of value at position p(from right) */

unsigned bits_get (unsigned int value, int p, int n)

{

int intsize=int_size(); /*the length of unsigned int*/

if ( n < 0 || p < 0 || p + n > intsize )

return 0;

return(value >> (p+1-n)) & ~(~0 << n);

}

4.7将无符号整型数value中从第p位(右起)向右n位设置为y最右边n位的值

[1]~(~0 << n)表示最右边n位全为1;

[2](~(~0 << n) << (p+1-n)表示将这n个1位左移至位置p;

[3]~(~(~0 << n) << (p+1-n))表示将从位置p开始的n位设置零,其余位设置一;

[4]unsigned tar=bits_get(y,n-1,n);取出y的低n位;

/*set n bits of value at position p(from right) with bits of y*/

unsigned bits_set (unsigned value, int p, int n, unsigned int y)

{

int intsize=int_size(); /*the length of unsigned int*/

if ( n < 0 || p < 0 || p + n > intsize )

return 0;

unsigned tar=bits_get(y,n-1,n);

return (value & ~(~(~0 << n) << (p+1-n))) | tar;

}

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