Bitweise Operatoren
Aus Lowlevel
Bitweise Operatoren sind Operatoren die (Binär-)Zahlen Bit für Bit verarbeiten.
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Operatoren
NOT
Der NOT-Operator ist ein unärer Operator, d. h. er arbeitet mit nur einem Argument. Seine Funktion ist es, einen Bit-String Bit für Bit umzudrehen (aus 1 wird 0 und aus 0 wird 1). Bsp.:
NOT ( 11011010b ) = 00100101b
C-Code:
int a = ~0xda; // a = 0x25
ASM-Code:
mov al, 11011010b not al ; al = 00100101b
AND
Der AND-Operator veknüpft zwei Bit-Strings miteinander über ein logisches und. Das Bit im Zielstring wird genau dann gesetzt, wenn die beiden entsprechenden Bits der Quellstrings 1 sind.
Bsp.:
(11001100b AND 01100110b) = 01000100b
11001100b
AND 01100110b
-------------
01000100b
C-Code:
int a = (0xcc & 0x66); // a = 0x44
ASM-Code:
mov al, 11001100b and al, 01100110b ; al = 01000100b
OR
Der OR-Operator verknüpft zwei Bit-Strings über das logische oder. Im Zielstring wird das Bit gesetzt, wenn mindestens eines der beiden Bits der Quellstrings 1 ist.
Bsp.:
(11001100b OR 01100110b) = 11101110b
11001100b
OR 01100110b
-------------
11101110b
C-Code:
int a = (0xcc | 0x66); // a = 0xee
ASM-Code:
mov al, 11001100b or al, 01100110b ; al = 1110111b
XOR
Der XOR-Operator verknüpft zwei Bit-Strings über ein exklusives logisches oder. Das Bit im Zielstring wird nur dann gesetzt, wenn genau eines der beiden entsprechenden Bits in den Quellstrings 1 ist.
Bsp.:
(11001100b XOR 01100110b) = 10101010b
11001100b
XOR 01100110b
-------------
10101010b
C-Code:
int a = (0xcc ^ 0x66); // a = 0xaa
ASM-Code
mov al, 11001100b xor al, 01100110b ; al = 10101010b
Anwendung
Besonders bei hardwarenaher Programmierung kann man auf die Bit-Operatoren kaum verzichten. Sie sind nötig, da in Hardware einzelnen Bits oft dazu dienen einen Zustand der Hardware wiederzuspiegeln: Sie dienen als Flags. Da Software über die CPU aber immer nur auf Bytes zugreifen kann, und so den Zustand einzelner Bits nicht überprüfen kann verwendet man die Bit-Operatoren, um z. B. irrelevante Bits zu löschen oder bestimmte Bits zu setzen ohne den Zustand der anderen Bits zu beeinflussen.
Bits löschen
Um bestimmte Bits in einem oder mehreren Bytes zu löschen wird eine (Bit-)Maske benötigt. Die Maske gibt an welche Bits gelöscht werden sollen. Angenommen du hast ein Byte, dessen 5. Bit unbedingt 0 sein muss, weil es für eine Hardware-Funktion steht, die du ausschalten willst. Du erstellst dir also eine Maske in der nur das 5. Bit gesetzt ist: 00100000b.
Um das Bit jetzt löschen zu können invertierst du die Maske zunächst mit NOT
NOT(00100000b) = 11011111b
und Verknüpfst dein Byte per AND mit dem Resultat
(????????b AND 11011111b) = ??0?????b
Das ganze funktioniert natürlich auch mit mehreren Bits gleichzeitig.
C-Code:
PORTx &= ~(1 << BitNummer); // Bit in PORTx löschen
Bits setzen
Wie beim Löschen eines Bits wird auch hier eine (Bit-)Maske benötigt. Allerdings gibt sie diesmal an, welches Bit gesetzt werden soll. Um z. B. die Bits 1,4,5 auf 1 zu setzen erstellt man sich als Maske: 00110010b Im Gegensatz zum Löschen wird jetzt allerdings mit einem einfachen OR verknüpft.
(????????b OR 00110010b) = ??11??1?b
C-Code:
PORTx |= (1 << BitNummer); // Bit in PORTx setzen
Bit testen
Oft muss man auch testen, ob ein Bit gesetzt ist, um z.B. zu erfahren, ob man aus einem Port lesen darf. Dafür löscht man einfach alle Bits, die nicht betrachtet werden sollen mithilfe der AND Verknüpfung. Ist das Resultat 0, dann war das betrachtete Bit gelöscht, andernfalls war es gesetzt.
(????????b AND 00100000b) = 00?00000b
C-Code:
if (PORTx & (1 << BitNummer) == 0) //bit gelöscht else //bit gesetzt
