C BitWise - "1 << (num - 1)" 和 "|=" 有什么作用？答案

【问题标题】：C BitWise - What does "1 << (num - 1)" and "|=" do?C BitWise - "1 << (num - 1)" 和 "|=" 有什么作用？
【发布时间】：2016-11-11 15:53:28
【问题描述】：

你能告诉我 convertLedNumberToBit 和 LedDriver_TurnOn 是做什么的吗？我不明白1 << (num - 1) 和|= 发生了什么

static uint16_t * ledsAddress;

static uint16_t convertLedNumberToBit(int ledNumber)
{
    return  1 << (ledNumber - 1);
}
void LedDriver_TurnOn(int ledNumber)
{
    *ledsAddress |= convertLedNumberToBit(ledNumber);
}

【问题讨论】：

更好的代码避免使用有符号整数数学和位。建议return 1u << (ledNumber - 1);（加你）
@chux 在这种情况下，如果他们忽略了 u 会有什么问题？
在 16 位处理器上，在 2016 年常见于嵌入式处理器，1 << 15 是未定义的行为参见 C11 §6.5.7 4. 使用 1u << 15，它定义良好并且按预期运行。
好的。谢谢你的评论。你也应该发布一个答案。

标签： c hex bit-shift

【解决方案1】：

<< 是向左移位。二进制中的1 的uint16_t 是0b0000000000000001，因此当您向左移动ledNumber-1 的数量时，结果是uint16_t，其中一位设置为ledNumber 指定的位置。

根据变量名ledNumber，我猜这个函数设置了一个特定的LED来工作。

| 对其传递的两个操作数执行按位或。

例如，

byte b = 0x0A | 0x50;

如果您查看0x0A 和0x50 的底层位，它们分别是0b00001010 和0b01010000。与 OR 运算符结合使用时，b 中的结果为0b01011010，或十六进制的0x5A。

|= 是按位或赋值。 |= 类似于 += 和 -= 之类的运算符，因为它将对两个操作数执行按位或，然后将结果存储在左运算符中。

byte b = 0x0A;
b |= 0x50;

// after this b = 0x5A

【讨论】：

@yano，这毕竟是我自己的答案:)
详细说明“所以当你左移数量 ledNumber-1 时，结果是 uint16_t”。 uint16_t 首先被提升为 int 或 unsigned，然后转移。因此，结果的类型和符号可能与uint16_t 不同。 IAC，OP 的代码以int 开头，然后转换为uint16_t。如果将 1 位移到符号位置，则会出现问题。
@chux 所以如果将 17 传递给函数，将填充有符号位？
@Robben_Ford_Fan_boy 将 1 移入 int 的符号位是未定义的行为。无法转移到 uint16_t 的符号位，因为它没有符号位，因此 convertLedNumberToBit() 永远不会返回其不存在的符号位集。

【解决方案2】：

要在 I/O 端口ledsAddress 上打开 LED[ledNumber]，需要将等效位设置为“1”。但是，在更改 I/O 端口值时，您必须保持所有其他 LED 的状态仍为“ON”。

convertLedNumberToBit(int ledNumber) 使用掩码 b0000000000000001（16 位）通过切换到 (ledNumber-1) 的左侧将 ledNumber 位设置为“1”{当 ledNumber 为 1 时不需要移位。

例如：(ledNumber = 4) => 返回值为b0000000000001000= 0x0008。

然后调用 |= convertLedNumberToBit(ledNumber) 将仅强制 ledNumber 位为“1”，而不通过二进制或更改其他位。

例如：（led1、led3 和 led7 为“开”）在 OR b0000000001000101 = 0x0045 之前。 LedDriver_TurnOn(4) => b0000000000001000= 0x0008 在 OR b0000000001001101 = 0x004D 之后。

要“关闭”同一个 LED，只需将 OR 函数替换为 NOT 掩码的 AND 函数即可。

void LedDriver_TurnOff(int ledNumber)
{
    *ledsAddress &= ~(convertLedNumberToBit(ledNumber));
}

【讨论】：

【解决方案3】：

cppreference - Arithmetic operators 救援

按位移位运算符表达式具有以下形式
lhs lhs >> rhs (2)
1) lhs 左移 rhs 位
2) lhs 右移 rhs 位

所以1 << (ledNumber - 1) 将最低有效位向左移动，例如如果ledNumber = 5

0x0001 << (5 - 1)

会变成

0x0010

还有cppreference - Assignment operators

|= 是一个（按位或）赋值运算符，其中

*ledsAddress |= convertLedNumberToBit(ledNumber);

等价于

*ledsAddress = *ledsAddress | convertLedNumberToBit(ledNumber);

【讨论】：

你的例子不正确吗？结果会不会是0x10000
5 - 1 = 4, 0x0001