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

如果您想在Linux内核中使用C编程执行所有操作，那么我建议使用Linux内核的标准API。

看见https://www.kernel.org/doc/htmldocs/kernel-api/ch02s03.html

set_bit  Atomically set a bit in memory
clear_bit  Clears a bit in memory
change_bit  Toggle a bit in memory
test_and_set_bit  Set a bit and return its old value
test_and_clear_bit  Clear a bit and return its old value
test_and_change_bit  Change a bit and return its old value
test_bit  Determine whether a bit is set

注意：这里整个操作在一个步骤中完成。因此，即使在SMP计算机上，这些都保证是原子的，并且是有用的以保持处理器之间的一致性。

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

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))

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。

对于初学者，我想用一个例子解释一下：

例子：

value is 0x55;
bitnum : 3rd.

使用&运算符检查位：

0101 0101
&
0000 1000
___________
0000 0000 (mean 0: False). It will work fine if the third bit is 1 (then the answer will be True)

切换或翻转：

0101 0101
^
0000 1000
___________
0101 1101 (Flip the third bit without affecting other bits)

|运算符：设置位

0101 0101
|
0000 1000
___________
0101 1101 (set the third bit without affecting other bits)