C语言中的位屏蔽(bit masking)

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位屏蔽的含义是从包含多个位集的一个或一组字节中选出指定的一(些)位。为了检查一个字节中的某些位，可以让这个字节和屏蔽字(bit mask)进行按位与操作(C的按位与运算符为＆)——屏蔽字中与要检查的位对应的位全部为1，而其余的位(被屏蔽的位)全部为0。例如，为了检查变量flags的最低位，你可以让flags和最低位的屏蔽字进行按位与操作：
flags&1；
为了置位所需的位，可以让数据和屏蔽字进行按位或操作(C的按位或运算符为|)。例如，你可以这样置位flags的最低位：
flags = flags | 1；
或者这样：
flags |= 1；
为了清除所需的位，可以让数据和对屏蔽字按位取反所得的值进行按位与操作。例如，你可以这样清除flags的最低位：
flags = flags& ~1;
或者这样：
flags&=~1 ;
有时，用宏来处理标志会更方便，例10．2中的程序就是通过一些宏简化了位操作。
例10．2 能使标志处理更方便的宏
/* Bit Masking * /
/ * Bit masking can be used to switch a character
between lowercase and uppercase * /
#define BIT_POS(N) ( 1U ??(N) )
#define SET_FLAG(N,F) ( (N) | = (F) )
#define CLR_FLAG(N,F) ( (N) &= - (F) )
#define TST_FLAGCN,F) ( (N) & (F) )
#define BIT_RANGE(N,M) ( BIT_POS((M) + 1- (N))-1<<(N))
#define BIT_SHIFTL(B,N) ( (unsigned)(B)??(N) )
#define BIT_SHIFTR(B,N) ( (unsigned)(B)??(N) )
#define SET_MFLAG(N,F,V) ( CLR_FLAG(N,F), SET_FLAG(N,V) )
#define CLR_MFLAG(N,F) ( (N) &= ~(F) )
#define GET_MFLAG(N,F) ( (N) & (F) )
# include <stdio. h>
void main()
{
unsigned char ascii_char = 'A'; /* char = 8 bits only */
int test_nbr = 10;
printf("Starting character = %c\n" , ascii_char);
/" The 5th bit position determines if the character is
uppercase or lowercase.
5th bit = 0 - Uppercase
5th bit = 1- Lowercase * /
printf ("\nTurn 5th bit on = %c\n" , SET_FLAG(ascii_char, BIT_POS(5)));
printf ("Turn 5th bit off = %c\n\n",CLR_FLAG(ascii_char, BIT_POS(5)));
printf ("Look at shifting bits\n");
printf (" = = = = = = = = = = = = = = = =\n" );
printf ("Current value = %d\n" , test_nbr)i
printf ("Shifting one position left = %d\n" ,
test_nbr = BIT_SHIFTL(test_nbr, 1) );
printf ("Shifting two positions right = %d\n" ,
BIT_SHIFTR(test_nbr, 2) );
}
宏BIT_POS(N)能返回一个和N指定的位对应的屏蔽字(例如BIT_POS(O)和BIT_POS(1)分别返回最低位和倒数第二位的屏蔽字)，因此你可以用
#define A_FLAG BIT_POS(12)
#define A_FLAG BIT_P0S(13)
代替
#define A_FLAG 4096
#define A_FLAG 8192
这样可以降低出错的可能性。
宏SET_FLAG(N，F)能置位变量N中由值F指定的位，而宏CLR_FLAG(N，F)则刚好相反，它能清除变量N中由值F指定的位。宏TST_FLAG(N，F)可用来测试变量N中由值F指定的位，例如：
if (TST_FLAG (flags, A_FLAG))
/* do something * /;
宏BIT_RANGE(N，M)能产生一个与由N和M指定的位之间的位对应的屏蔽字，因此，你可以用
# define FIRST_OCTAL_DIGIT BIT_RANGE (0,2) /*111"/
# define SECOND-OCTAL-DIGIT BIT-RANGE(3,5) /* 111000*/
代替
#define FIRST_OCTAL_DIGIT 7 /*111*/
#define SECOND_OCTAL_DIGIT 56 /* 111000 * /
这样可以更清楚地表示所需的位。
宏BIT_SHIFT(B，N)能将值B移位到适当的区域(从由N指定的位开始)。例如，如果你用标志C表示5种可能的颜色，你可以这样来定义这些颜色：
#define C_FLAG BIT-RANGE(8,10) /* 11100000000 */
/* here are all the values the C flag can take on * /
# define C_BLACK BIT-SHIFTL(0,8) /* ooooooooooo */
# define C-RED BIT_SHIFTL(1,8) /* 00100000000 */
# define C-GREEN BIT_SHIFTL(2,8) /* 01000000000 */
# define C-BLUE BIT-SHIFTL(3,8) /* 01100000000 */
# define C_WHITE BIT-SHIFTL(4,8) /* 10000000000 */
# defineC-ZERO C-BLACK
# defineC-LARGEST C-WHITE
/* A truly paranoid programmer might do this */
#if C_LARGEST > C_FLAG
Cause an error message. The flag C_FLAG is not
big enough to hold all its possible values.
#endif /* C_LARGEST > C_FLAG */
宏 SET_MFLAG(N，F，V)先清除变量N中由值F指定的位，然后置位变量N中由值V指定的位。宏CLR_MFLAG(N，F)的作用和 CLR_FLAG(N，F)是相同的，只不过换了名称，从而使处理多位标志的宏名字风格保持一致。宏GET_MFLAG(N，F)能提取变量N中标志F的 值，因此可用来测试该值，例如：
if (GET_MFLAG(flags, C_FLAG) == C_BLUE)
/*do something */;
注意：宏BIT_RANGE()和SET_MFLAG()对参数N都引用了两次，因此语句
SET_MFLAG(*x++，C_FLAG，C_RED)；
的行为是没有定义的，并且很可能会导致灾难性的后果。