C中的按位逻辑

Question

我对按位操作有一些熟悉，但是这个功能刚好超过了我的脑海。

void binary_print(unsigned int value) { 
    unsigned int mask = 0xff000000; // Start with a mask for the highest byte. 
    unsigned int shift = 256*256*256; // Start with a shift for the highest byte. 
    unsigned int byte, byte_iterator, bit_iterator; 

    for (byte_iterator=0; byte_iterator < 4; byte_iterator++) { 
    byte = (value & mask)/shift; // Isolate each byte. 
    printf(" "); 

    for (bit_iterator=0; bit_iterator < 8; bit_iterator++) { 
     // Print the byte's bits. 
     if (byte & 0x80) // If the highest bit in the byte isn't 0, 
     printf("1"); // print a 1. 
     else 
     printf("0"); // Otherwise, print a 0. 

     byte *= 2;  // Move all the bits to the left by 1. 
    } 
    mask /= 256;  // Move the bits in mask right by 8. 
    shift /= 256;  // Move the bits in shift right by 8. 
    } 
} 

此函数接收位标志为open()功能，并与添加适当的标签，一个display_flags功能的帮助下产生下面的输出：

O_RDONLY : 0 : 00000000 00000000 00000000 00000000 
O_WRONLY : 1 : 00000000 00000000 00000000 00000001 
O_RDWR : 2 : 00000000 00000000 00000000 00000010 
O_APPEND : 1024 : 00000000 00000000 00000100 00000000 
O_TRUNC : 512 : 00000000 00000000 00000010 00000000 
O_CREAT : 64 : 00000000 00000000 00000000 01000000 
O_WRONLY|O_APPEND|O_CREAT : 1089 : 00000000 00000000 00000100 01000001 

我没有问题，理解输出，但我不明白实际的过程：

1. byte = (value & mask)/shift如何隔离个别位？
2. 为什么if(byte & 0x80)的意思是“如果字节中的最高位不是0？”
3. 这些行如何做：byte *= 2;,mask /= 256;和shift /= 256;移动位，为什么这个操作有意义？

Answer 1

1.如何byte = (value & mask)/shift分离单个位？

mask是始终设置为1，连续8位的位模式，其余为0（它开始与0xff000000，然后0x00ff0000，等等。所以，当你把和mask和value按位，所有来自value的位将被设置为0，除了那些对应于由mask指定的字节的位。那些保持它们的价值。

shift被设置为通过与shift分开的相应值，恰好掩蔽后存活的那些位将最终位于最右边的位（参见问题3的回答如何工作）。

所以假设value为0xDEADBEEF，mask有其初始值0xff000000，并且shift有其初始值256*256*256。然后value & mask为0xDE000000，最终结果为0x000000DE。

在二进制的例子是

value  = 11011110101011011011111011101111 
mask  = 11111111000000000000000000000000 
byte & mask = 11011110000000000000000000000000 
result  = 00000000000000000000000001101111 

2.为什么if(byte & 0x80)的意思是“如果字节的最高位不为0？”

此处代码作者认为byte是一个8位变量。尽管技术上较大，但在这里从不使用较高位。所以当作者提到“最高位”时，想想右边的第8位（如果byte实际上只有一个字节，那么最高位应该在那里）。

现在请注意，0x80是10000000二进制。所以当你拿byte & 0x80时，byte的所有位都将被设置为0，除了“最高”（从右数第八）。所以byte & 0x80是零，如果从byte最高位是零，且大于零，如果从byte“最高”位为1

3.如何做这些线路：byte *= 2;，mask /= 256;和shift /= 256;移动位，为什么这个操作很重要？

与2相乘相当于将位向左移位1.考虑例如值9，即二进制的1001。乘以2得到18，即二进制的10010。

除法类似于2，这是向右移动1.除256除以8等于2，因此除以256等于右移8位。 这些操作在此处用于例如将值mask从0xff000000更改为0x00ff0000，0x0000ff00，最后更改为0x000000ff。全功能

有了这些知识的

描述，我们可以看到完整的功能做什么。在外部循环中，循环遍历value中的4个字节，从最左边的一个开始，以最右边的一个结束。它通过掩盖当前字节并将其存储在byte中来实现。

然后内循环遍历存储在byte中的8位。它总是从右边第8位开始，并相应地打印1或0。然后它将这些位向左移动，以便在第二次迭代中，右起第七位的位现在是右起第八位，并且将被打印，然后是下一位等等，直到全部8位以右对齐打印 - 左边的订单。

的另一种方式来写这个功能将是

for (int i = 31; i >= 0; i--) { 
    if (value & (1 << i)) 
    printf("1"); 
    else 
    printf("0"); 

    if (i % 8 == 0) 
    printf(" "); 
} 

这只是通过所有位去从value在左到右的顺序。表达式value (1 << i)从value中选择所需的位，从右起第32个（当i为31时），并以右起第一个（当i为0时）结束。

Answer 2

您可以通过乘以或除以2的幂来移动任何二进制值，这就是二进制数学如何工作。

Answer 3

好吧，听起来像你的困难是看到按位运算与算术的关系。

• 首先，乘以2与将二进制向左移1步相同。其次，如果你多次这样做，你会向左移动几个步骤。最后，如果你除以2，你会向右移动一步。

所有这些操作的更好的符号是使用 '真正的' 移位运算符：

(value & mask)/(256*256*256) 

更好写成

(value & mask) >> (3*8) 

这是否帮助？

我以前喜欢用“DIV”和“MOD”将数字拆分成两部分的想法 - 其中N DIV 256是丢弃余数的整数除法 - 所以这有效地向右移位8位，丢弃最低字节。而相反的是N MOD 256，其中只是剩下的。这有效AND由255，并只留下最低字节。从DIV和MOD结果，你可以重建你原来的号码：

LO = X & 255; // equivalent to (byte)X if X is unsigned 
HI = X >> 8 ; // equivalent to (X/256) in this case 
original = LO | (HI << 8) 
// equivalent to LO + (HI * 256), in this case 

Answer 4

mask关闭所有打开的位，而不是第一个字节中的所有位，例如，

0110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 0000 
& 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 
= 0110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 

因为1 & 0 or 0 & 1 or 0 & 0 == 0 and 1 & 1 == 0

除以2向右移动所有位，2班他们都离开相乘。

0x80 == 1000 0000所以&与此值关闭除了第一位的一切。

如果设置了第一位，结果值大于0，因此对应于 布尔值为true，如果不是零，则对应于false。

Answer 5

要记住的最重要的事情是bitwise逻辑依赖于在bits上执行操作。因此，对于所有意图和目的，位& (and)是乘法模1和位| (or)是增加模1.看到这是由例如最简单的方法：

如果你有一些字节0xF0，你想看看最高位设置你将and它与0x80。这是发生了什么：

11110000 = 0xF0 
x 10000000 = 0x80 
========== 
    10000000 = 0x80 

因此，如果0xF0最高位实际上并没有设置，其结果必然是0和代替0x80。您可以通过制作一个二进制数字来完成任何位的位置或位序列。例如，0x88 = 10001000这将检查字节中的最高位以及第4位。

与二进制重要的是要注意到，每个位置是乘以2。所以00000001 = 1但是然后00000010 = 2和00000100 = 4等等。所以乘以2就像是一个左移（<<）。除以256是右移（>>）乘以8.这是通过思考两个幂的最容易看到的。 2^8 = 256。所以，由于每一位都是2之一，因此256的划分相当于向右移动8（指数/需要的二进制数）。

Answer 6

1）值&掩码会导致除了您感兴趣的字节以外的所有字节被清零。 将它除以shift将它移动到字节0（我个人将使用>>操作符）。

2）字节& 0x80删除除最高位之外的所有位。二进制0x80为10000000，1位集合与一个字节中的最高位相匹配。结果现在将具有0或10000000（十六进制0x80）的值。只有最高位被设置，IF才会成立。

3）byte * = 2是左移1位。我会用字节< < = 1。似乎更明显。

mask/= 256是右移8位。我会使用掩码>> = 8.同上

如果使用2的幂运算，则可以使用除法和倍数运算符。对我来说，使用移位运算符似乎更加明显。

该命令重要的是以正确的顺序获取数值。