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;
}
