《嵌入式Linux與物聯網軟體開發——C語言核心深度解析》一2.7 技術更新：用宏定義來完成位運算define GETBITS(x, n, m) ((x & ~(~(0U)<<(m-n+1))<<(n-1)) >> (n-1))define BIT5 (0X01<<5)

本節書摘來自異步社群《嵌入式linux與物聯網軟體開發——c語言核心深度解析》一書中的第2章，第2.7節，作者朱有鵬 , 張先鳳，更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視。

在linux核心源碼中有很多函數，你一層一層地檢視進去，會發現其最終實作其實是一些宏構成的。本節舉幾個用宏實作位運算的例子。

用宏定義将一個32位二進制數x的第n位（從右邊起算，也就是bit0算第1位）置位。

顯然，這個宏含有兩個參數，即x和n，是以其模型為 #define set_bit_n(x,n) xxx。

對其某一位置位，我們可以将該位和1相或，其他位和0相或即可，是以得到x | (1<<(n-1))。

是以該宏為#define set_bit_n(x,n)　((x) | (1<<((n)-1)))。

用宏定義将一個32位二進制數x的第n位（右邊起算，也就是bit0算第1位）清零。

顯然，這個宏含有兩個參數，即x和n，是以其模型為 #define clr_bit_n(x,n) xxx。

對其某一位清零，我們可以将該位和0相與，其他位和1相與即可，是以得到x & ~(1<<(n-1))。

是以該宏為#define clr_bit_n(x,n)　((x) & ~(1<<((n)-1)))

這個宏比較複雜，我們單獨拿出來分析它。相信有了上面幾節的學習，了解起來也不會難。該宏實作的是截取指定的連續位（n~m）作為一個新的值。例如變量0x88，也就是0b10001000，若截取第2~4位（bit0為第一位），則值為0b100 = 4。

我們看到上面這麼一個複雜的宏怎麼分析呢？提取對應的括号，将對應的括号分離出來，從最裡邊開始分析，然後将最裡邊視為一個整體，一層一層地向外邊擴充分析。

分析：((x & ~(~(0u)<<(m-n+1))<<(n-1)) >> (n-1)) 提取最裡邊的括号對便是~(0u)<<(m-n+1)，然後一層一層地往外面分析，如下所示。

到目前，已經構造出來了bitn~bitm連續為1，其餘位都為0的數。由前面的幾節可知，将這個數與操作數x相與即可從操作數x截取到bitn~bitm位為原數不變，其餘位全為0的數。假設該數為y。

然後隻要再将y右移位(n-1)，即可得到以bitn~bitm構成的新數。

課後題

1．嵌入式系統中常常要求使用者對變量或者寄存器進行位操作，下面的函數分别用于設定和清除變量a的第5位，請使用下面宏定義bit5，按要求對變量a進行相應的處理，在函數set_bit5中，用位或指派操作（|=）設定變量a的第5位。在函數clear_bit5中，用位與指派操作（&=）清除變量a的第5位。（軟考題）

static int a;

void set_bit(void)

{

}

void clear_bit5(void)

2．請描述如下位操作的作用。

a |= (1 << 3);　

a |= (0b11111 << 3); 或a |= (~((~0) << 5) << 3);

a &= ~(1 << 15);

a &= ~(0b111111111 << 15); 或a &= ~(~((~0) << 9) << 15);

a &= (0b111111 << 3); 或a &= (~((~0) << 6) << 3);　　　

3．請解釋如下兩個宏的含義。

#define set_nth_bit(x, n)　(x | ((1u)<<(n-1)))

#define clear_nth_bit(x, n) (x & ~((1u)<<(n-1)))

4．截取變量的部分連續位，例如變量0x88, 也就是10001000，若截取第2~4位，則值為010 = 2，最右邊從第0位算起，假設m=4，n=2。

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