如何设置、清除和切换单个位？

要解决试图形成掩码时的常见编码陷阱，请执行以下操作：1并不总是足够宽

当数字的类型大于1时会出现什么问题？x对于移位1<<x可能太大，导致未定义的行为（UB）。即使x不太大，~也可能无法翻转足够多的最高有效位。

// assume 32 bit int/unsigned
unsigned long long number = foo();

unsigned x = 40; 
number |= (1 << x);  // UB
number ^= (1 << x);  // UB
number &= ~(1 << x); // UB

x = 10;
number &= ~(1 << x); // Wrong mask, not wide enough

要确保1足够宽：

代码可以使用1ull或pedatically（uintmax_t）1并让编译器进行优化。

number |= (1ull << x);
number |= ((uintmax_t)1 << x);

或铸造-这使得编码/审查/维护问题保持铸造正确和最新。

number |= (type_of_number)1 << x;

或者通过强制一个至少与数字类型一样宽的数学运算来温和地推广1。

number |= (number*0 + 1) << x;

与大多数位操作一样，最好使用无符号类型而不是有符号类型

另一个选项是使用位字段：

struct bits {
    unsigned int a:1;
    unsigned int b:1;
    unsigned int c:1;
};

struct bits mybits;

定义了一个3位字段（实际上是三个1位字段）。比特操作现在变得简单了一点（哈哈）：

设置或清除一位：

mybits.b = 1;
mybits.c = 0;

要切换一位，请执行以下操作：

mybits.a = !mybits.a;
mybits.b = ~mybits.b;
mybits.c ^= 1;  /* all work */

检查一点：

if (mybits.c)  //if mybits.c is non zero the next line below will execute

这仅适用于固定大小的位字段。否则，您必须求助于前面文章中描述的比特旋转技术。

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

更一般地，对于任意大小的位图：

#define BITS 8
#define BIT_SET(  p, n) (p[(n)/BITS] |=  (0x80>>((n)%BITS)))
#define BIT_CLEAR(p, n) (p[(n)/BITS] &= ~(0x80>>((n)%BITS)))
#define BIT_ISSET(p, n) (p[(n)/BITS] &   (0x80>>((n)%BITS)))

以下是C中的一个例程，用于执行基本的逐位操作：

#define INT_BIT (unsigned int) (sizeof(unsigned int) * 8U) //number of bits in unsigned int

int main(void)
{
    
    unsigned int k = 5; //k is the bit position; here it is the 5th bit from the LSb (0th bit)
    
    unsigned int regA = 0x00007C7C; //we perform bitwise operations on regA
    
    regA |= (1U << k);    //Set kth bit
    
    regA &= ~(1U << k);   //Clear kth bit
    
    regA ^= (1U << k);    //Toggle kth bit
    
    regA = (regA << k) | regA >> (INT_BIT - k); //Rotate left by k bits
    
    regA = (regA >> k) | regA << (INT_BIT - k); //Rotate right by k bits

    return 0;   
}