比特场方法在嵌入式领域还有其他优势。您可以定义直接映射到特定硬件寄存器中的位的结构。

struct HwRegister {
    unsigned int errorFlag:1;  // one-bit flag field
    unsigned int Mode:3;       // three-bit mode field
    unsigned int StatusCode:4;  // four-bit status code
};

struct HwRegister CR3342_AReg;

您需要注意位打包顺序-我认为它首先是MSB，但这可能取决于实现。此外，验证编译器处理程序字段如何跨越字节边界。

然后，您可以像以前一样读取、写入和测试各个值。

先假设几件事num=55整数以执行逐位操作（set、get、clear、toggle）。n＝4 0位位置，以执行逐位操作。

如何获得一点？

要获得num的第n位，请右移num，n次。然后用1执行逐位AND&。

bit = (num >> n) & 1;

它是如何工作的？

       0011 0111 (55 in decimal)
    >>         4 (right shift 4 times)
-----------------
       0000 0011
     & 0000 0001 (1 in decimal)
-----------------
    => 0000 0001 (final result)

如何设置一点？

设置数字的特定位。左移1 n次。然后用num。

num |= (1 << n);    // Equivalent to; num = (1 << n) | num;

它是如何工作的？

       0000 0001 (1 in decimal)
    <<         4 (left shift 4 times)
-----------------
       0001 0000
     | 0011 0111 (55 in decimal)
-----------------
    => 0001 0000 (final result)

如何清除一点？

左移1，n次，即1<<n。对上述结果执行按位补码。因此，第n位变为未置位，其余位变为置位，即~（1<<n）。最后，对上述结果和num执行逐位AND&运算。上述三个步骤一起可以写成num&（~（1<<n））；

num &= (~(1 << n));    // Equivalent to; num = num & (~(1 << n));

它是如何工作的？

       0000 0001 (1 in decimal)
    <<         4 (left shift 4 times)
-----------------
     ~ 0001 0000
-----------------
       1110 1111
     & 0011 0111 (55 in decimal)
-----------------
    => 0010 0111 (final result)

如何切换一点？

要切换位，我们使用逐位XOR^运算符。如果两个操作数的对应位不同，则逐位XOR运算符的计算结果为1，否则计算结果为0。

这意味着要切换一个位，我们需要对要切换的位和1执行XOR运算。

num ^= (1 << n);    // Equivalent to; num = num ^ (1 << n);

它是如何工作的？

如果要切换的位为0，则0 ^1=>1。如果要切换的位为1，则1^1=>0。

       0000 0001 (1 in decimal)
    <<         4 (left shift 4 times)
-----------------
       0001 0000
     ^ 0011 0111 (55 in decimal)
-----------------
    => 0010 0111 (final result)

推荐阅读-按位操作员练习

使用标准C++库：std:：bitset＜N＞。

或者Boost版本：Boost:：dynamic_bitset。

没有必要自己动手：

#include <bitset>
#include <iostream>

int main()
{
    std::bitset<5> x;

    x[1] = 1;
    x[2] = 0;
    // Note x[0-4]  valid

    std::cout << x << std::endl;
}

---

[Alpha:] > ./a.out
00010

与标准库编译时大小的位集相比，Boost版本允许运行时大小的比特集。

设置一位

使用按位OR运算符（|）设置位。

number |= 1UL << n;

这将设置数字的第n位。如果要将第1位设置为n-1，那么n应该为零，如果要设置第n位。

如果数字大于无符号长，则使用1ULL；1UL<<n的提升直到评估1UL<<n之后才发生，其中移动超过长的宽度是未定义的行为。这同样适用于所有其他示例。

清除一点

使用位AND运算符（&）清除位。

number &= ~(1UL << n);

这将清除数字的第n位。必须使用按位NOT运算符（~）反转位字符串，然后对其进行AND运算。

稍微扭动一下

XOR运算符（^）可用于切换位。

number ^= 1UL << n;

这将切换数字的第n位。

检查一点

你没有要求这样做，但我不妨补充一下。

要检查一位，请向右移动数字n，然后按位“与”：

bit = (number >> n) & 1U;

这将把数字第n位的值放入变量位。

将第n位更改为x

在2的补码C++实现中，可以通过以下方式将第n位设置为1或0：

number ^= (-x ^ number) & (1UL << n);

如果x为1，则设置位n，如果x为0，则清除位n。如果x有其他值，则会得到垃圾。x=！！x将其布尔化为0或1。

要使其独立于2的补码否定行为（其中-1设置了所有位，与1的补码或符号/大小C++实现不同），请使用无符号否定。

number ^= (-(unsigned long)x ^ number) & (1UL << n);

or

unsigned long newbit = !!x;    // Also booleanize to force 0 or 1
number ^= (-newbit ^ number) & (1UL << n);

使用无符号类型进行可移植位操作通常是一个好主意。

or

number = (number & ~(1UL << n)) | (x << n);

（number&~（1UL<<n））将清除第n位，（x<<n）将第n位设置为x。

一般来说，不复制/粘贴代码也是一个好主意，因为很多人使用预处理器宏（如社区wiki答案）或某种封装。

我使用头文件中定义的宏来处理位集和清除：

/* a=target variable, b=bit number to act upon 0-n */
#define BIT_SET(a,b) ((a) |= (1ULL<<(b)))
#define BIT_CLEAR(a,b) ((a) &= ~(1ULL<<(b)))
#define BIT_FLIP(a,b) ((a) ^= (1ULL<<(b)))
#define BIT_CHECK(a,b) (!!((a) & (1ULL<<(b))))        // '!!' to make sure this returns 0 or 1

#define BITMASK_SET(x, mask) ((x) |= (mask))
#define BITMASK_CLEAR(x, mask) ((x) &= (~(mask)))
#define BITMASK_FLIP(x, mask) ((x) ^= (mask))
#define BITMASK_CHECK_ALL(x, mask) (!(~(x) & (mask)))
#define BITMASK_CHECK_ANY(x, mask) ((x) & (mask))

模板版本（放在头文件中），支持更改多位（适用于AVR微控制器btw）：

namespace bit {
  template <typename T1, typename T2>
  constexpr inline T1 bitmask(T2 bit) 
  {return (T1)1 << bit;}
  template <typename T1, typename T3, typename ...T2>
  constexpr inline T1 bitmask(T3 bit, T2 ...bits) 
  {return ((T1)1 << bit) | bitmask<T1>(bits...);}

  /** Set these bits (others retain their state) */
  template <typename T1, typename ...T2>
  constexpr inline void set (T1 &variable, T2 ...bits) 
  {variable |= bitmask<T1>(bits...);}
  /** Set only these bits (others will be cleared) */
  template <typename T1, typename ...T2>
  constexpr inline void setOnly (T1 &variable, T2 ...bits) 
  {variable = bitmask<T1>(bits...);}
  /** Clear these bits (others retain their state) */
  template <typename T1, typename ...T2>
  constexpr inline void clear (T1 &variable, T2 ...bits) 
  {variable &= ~bitmask<T1>(bits...);}
  /** Flip these bits (others retain their state) */
  template <typename T1, typename ...T2>
  constexpr inline void flip (T1 &variable, T2 ...bits) 
  {variable ^= bitmask<T1>(bits...);}
  /** Check if any of these bits are set */
  template <typename T1, typename ...T2>
  constexpr inline bool isAnySet(const T1 &variable, T2 ...bits) 
  {return variable & bitmask<T1>(bits...);}
  /** Check if all these bits are set */
  template <typename T1, typename ...T2>
  constexpr inline bool isSet (const T1 &variable, T2 ...bits) 
  {return ((variable & bitmask<T1>(bits...)) == bitmask<T1>(bits...));}
  /** Check if all these bits are not set */
  template <typename T1, typename ...T2>
  constexpr inline bool isNotSet (const T1 &variable, T2 ...bits) 
  {return ((variable & bitmask<T1>(bits...)) != bitmask<T1>(bits...));}
}

使用示例：

#include <iostream>
#include <bitset> // for console output of binary values

// and include the code above of course

using namespace std;

int main() {
  uint8_t v = 0b1111'1100;
  bit::set(v, 0);
  cout << bitset<8>(v) << endl;

  bit::clear(v, 0,1);
  cout << bitset<8>(v) << endl;

  bit::flip(v, 0,1);
  cout << bitset<8>(v) << endl;

  bit::clear(v, 0,1,2,3,4,5,6,7);
  cout << bitset<8>(v) << endl;

  bit::flip(v, 0,7);
  cout << bitset<8>(v) << endl;
}

BTW：如果不向编译器发送优化器参数（例如：-O3），则不使用constexpr和inline。请随时尝试以下代码https://godbolt.org/并查看ASM输出。