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逻辑移位的学习

2024/10/24 23:46:03 来源:https://blog.csdn.net/2301_79790385/article/details/143028657  浏览:    关键词:逻辑移位的学习

逻辑移位(Logical Shift)是计算机科学中的一种位移操作,它用于将二进制数的位向左或向右移动。逻辑移位的特点是,无论是左移还是右移,移出边界的位都被丢弃,并用零填充空缺的位。逻辑移位适用于无符号数的处理。

逻辑移位的类型

  1. 逻辑左移(Logical Left Shift)

    • 将二进制数的所有位向左移动指定的位数。
    • 右侧用零填充。
    • 每左移一位,相当于将数值乘以 2。

    示例

    • 假设有一个8位二进制数 00010101(十进制的21)。
    • 逻辑左移一位:00010101 << 1 结果为 00101010(十进制的42)。
  2. 逻辑右移(Logical Right Shift)

    • 将二进制数的所有位向右移动指定的位数。
    • 左侧用零填充。
    • 逻辑右移不考虑符号位,因此对无符号数的处理更加直观。

    示例

    • 对于相同的8位二进制数 00010101,逻辑右移一位:00010101 >> 1 结果为 00001010(十进制的10)。

使用场景

逻辑移位通常用于以下场景:

  • 无符号数的处理:逻辑移位适合用于无符号整数,因为它不受符号位的影响。
  • 位操作:在位图处理、网络协议、加密算法等领域,逻辑移位经常被用来操作位字段。
  • 高效计算:在某些情况下,逻辑移位可以替代乘法或除法操作,以提高计算效率。

应用

我们的应用需求是,将该寄存器的第六位(即B6)存储的内容清零,而不影响其他各位存储的内容,使用C语言编程实现,为了简单起见,我们假设该寄存器的内容保存在变量reg data中,我们一起来编写代码。

首先定义一个宏变量,我们将该宏变量命名为b6_mask,意思为B6位的掩码,其内容为1左移六位,

C语言的预处理器,将在后续代码中用宏的内容替换红名之后,编译器会进行相关编译,

在本例中,该宏的作用相当于,创建了另一个八位无符号变量,其最低位B0的初始值为一,其他位的初始值为零,然后将该变量的内容逻辑左移六位,高位移除,低位补零,这样就得到了B6位的掩码,接下来使用之前定义的宏编写了这条语句,该语句的作用是首先将第六位的掩码按位取反,如图所示

然后将第六位的掩码按位取反的结果,与变量regdata中的内容进行与运算

这是变量REGD中的内容,我们将其与第六位的掩码按位取反的结果,进行与运算,与1相与的那些位会保持不变,而0相与的0的位会被清零,最后与运算得到的结果,会被写回到变量reg data中,这样我们就利用逻辑移位运算,取反运算与运算,实现了将寄存器的某个位清零,而不影响寄存器的其他各位。

代码示例(C语言)

以下是一个简单的 C 语言示例,演示逻辑左移和逻辑右移的使用:

#include <stdio.h>int main() {unsigned int register_value = 0b11111111; // 示例寄存器值,初始为全1printf("原寄存器值: %u\n", register_value);// 构造掩码,清零第六位unsigned int mask = ~(1 << 6); // 0b10111111,清零第六位,其他位为1// 清零第六位register_value &= mask;printf("清零第六位后的寄存器值: %u \n", register_value);return 0;
}

 

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