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。

将第n位设置为x（位值），不使用-1

有时，当您不确定-1或类似的结果时，您可能希望在不使用-1的情况下设置第n位：

number = (((number | (1 << n)) ^ (1 << n))) | (x << n);

解释：（（number |（1<<n）将第n位设置为1（其中|表示逐位OR），然后使用（…）^（1<<n）将将第n个位设置为0，最后通过（…）|x<<n，将第n比特设置为0（位值）x。

这也适用于戈朗。

如果你在做很多无聊的事情，你可能会想使用口罩，这会让整个事情变得更快。以下函数速度非常快，而且仍然灵活（它们允许在任何大小的位图中进行位旋转）。

const unsigned char TQuickByteMask[8] =
{
   0x01, 0x02, 0x04, 0x08,
   0x10, 0x20, 0x40, 0x80,
};


/** Set bit in any sized bit mask.
 *
 * @return    none
 *
 * @param     bit    - Bit number.
 * @param     bitmap - Pointer to bitmap.
 */
void TSetBit( short bit, unsigned char *bitmap)
{
    short n, x;

    x = bit / 8;        // Index to byte.
    n = bit % 8;        // Specific bit in byte.

    bitmap[x] |= TQuickByteMask[n];        // Set bit.
}


/** Reset bit in any sized mask.
 *
 * @return  None
 *
 * @param   bit    - Bit number.
 * @param   bitmap - Pointer to bitmap.
 */
void TResetBit( short bit, unsigned char *bitmap)
{
    short n, x;

    x = bit / 8;        // Index to byte.
    n = bit % 8;        // Specific bit in byte.

    bitmap[x] &= (~TQuickByteMask[n]);    // Reset bit.
}


/** Toggle bit in any sized bit mask.
 *
 * @return   none
 *
 * @param   bit    - Bit number.
 * @param   bitmap - Pointer to bitmap.
 */
void TToggleBit( short bit, unsigned char *bitmap)
{
    short n, x;

    x = bit / 8;        // Index to byte.
    n = bit % 8;        // Specific bit in byte.

    bitmap[x] ^= TQuickByteMask[n];        // Toggle bit.
}


/** Checks specified bit.
 *
 * @return  1 if bit set else 0.
 *
 * @param   bit    - Bit number.
 * @param   bitmap - Pointer to bitmap.
 */
short TIsBitSet( short bit, const unsigned char *bitmap)
{
    short n, x;

    x = bit / 8;    // Index to byte.
    n = bit % 8;    // Specific bit in byte.

    // Test bit (logigal AND).
    if (bitmap[x] & TQuickByteMask[n])
        return 1;

    return 0;
}


/** Checks specified bit.
 *
 * @return  1 if bit reset else 0.
 *
 * @param   bit    - Bit number.
 * @param   bitmap - Pointer to bitmap.
 */
short TIsBitReset( short bit, const unsigned char *bitmap)
{
    return TIsBitSet(bit, bitmap) ^ 1;
}


/** Count number of bits set in a bitmap.
 *
 * @return   Number of bits set.
 *
 * @param    bitmap - Pointer to bitmap.
 * @param    size   - Bitmap size (in bits).
 *
 * @note    Not very efficient in terms of execution speed. If you are doing
 *        some computationally intense stuff you may need a more complex
 *        implementation which would be faster (especially for big bitmaps).
 *        See (http://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html).
 */
int TCountBits( const unsigned char *bitmap, int size)
{
    int i, count = 0;

    for (i=0; i<size; i++)
        if (TIsBitSet(i, bitmap))
            count++;

    return count;
}

注意，要在16位整数中设置位“n”，请执行以下操作：

TSetBit( n, &my_int);

这取决于你确保比特数在你通过的位图范围内。请注意，对于字节、字、dword、qword等的小端处理器，它们在内存中正确地相互映射（小端处理器比大端处理器“更好”的主要原因，啊，我感觉到一场火焰大战即将到来…）。

Visual C 2010，也许还有许多其他编译器，都直接支持内置的布尔运算。一个位有两个可能的值，就像一个布尔值一样，所以我们可以使用布尔值，即使在这种表示中，布尔值占用的内存空间比一个位多。这是有效的，即使sizeof（）运算符也能正常工作。

bool    IsGph[256], IsNotGph[256];

//  Initialize boolean array to detect printable characters
for(i=0; i<sizeof(IsGph); i++)  {
    IsGph[i] = isgraph((unsigned char)i);
}

因此，对于您的问题，IsGph[i]=1或IsGph[i]=0使得设置和清除布尔值变得容易。

要查找不可打印的字符：

//  Initialize boolean array to detect UN-printable characters, 
//  then call function to toggle required bits true, while initializing a 2nd
//  boolean array as the complement of the 1st.
for(i=0; i<sizeof(IsGph); i++)  {
    if(IsGph[i])    {
         IsNotGph[i] = 0;
    }   else   {
         IsNotGph[i] = 1;
    }
}

注意，这段代码没有什么“特殊”之处。它有点像一个整数-从技术上讲，它是一个1位整数，可以容纳2个值，并且只能容纳2个。

我曾经使用这种方法查找重复的贷款记录，其中loan_number是ISAM密钥，使用6位贷款编号作为位数组的索引。8个月后，我们以惊人的速度证明了我们从中获取数据的主机系统实际上发生了故障。比特阵列的简单性使人们对其正确性的信心非常高——例如，与搜索方法相比。

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。