C 語言筆記：Bit 操作

在低階程式設計、嵌入式系統、驅動程式開發中，我們常需要直接操作變數的位元(bit)。

下面筆記幾種工具/用法。

 

Bitfield

在 struct 裡面用位元為單位定義欄位大小。 

struct Status {
    unsigned int power : 1;   // 1 bit
    unsigned int error : 1;   // 1 bit
    unsigned int mode  : 2;   // 2 bits
    unsigned int count : 4;   // 4 bits
};

int main() {
    struct Status s = {1, 0, 3, 9};
    printf("Size of struct: %zu bytes\n", sizeof(s));
    return 0;
}

在一些系統中會搭配 union 使用 (請參見 C 語言筆記：保留關鍵字 中的 union)。 

另外要注意的是，bit 的順序可能會隨著系統、編譯器的不同而有所改變 (請參見 C 語言筆記：little endian 與 big endian )。跨平台開發時，必須考慮 Endianness，否則同一段程式在不同架構可能產生相反的結果。

 

Bitwise 

針對 bit 進行的運算。

常用運算子：

• &：AND
• |：OR
• ^：XOR；不同為 1，相同為 0
• ~：NOT；反轉所有 bit
• <<：向左移位並補 0（相當於乘 2）
• >>：向右移位並補 0（相當於除 2） 

因為 signed int 在許多計算中會出現，所以在

Bitmask

• 設定第二個 bit： value |= BIT2;
• 清除第二個 bit： value &= ~BIT2;
• 切換第二個 bit： value ^= BIT2;
• 檢查第二個 bit 是否為 1： (value & BIT2) != 0;