为什么位移在 C 中是这样写的？

Question

也许这个问题会有点愚蠢，但我想知道为什么 如果我们想在寄存器的某个特定位置写 0 我们必须这样写：

PORTB &= ~(1 << 2);

而不是这样（因为它不起作用）：

PORTB &= (0 << 2);

这里的 0 是否意味着像 0b00000000（对于 8 位寄存器）？

Answer 1

让我们逐步分解：

// PORTB &= ~(1 << 2);

int bit_position = 2;
int bit_mask = 1;              // = 0000 0001
bit_mask <<= bit_position;     // = 0000 0100
int inverted_mask = ~bit_mask; // = 1111 1011

int PORTB = 0x77;              //   0111 0111
PORTB &= inverted_mask;        // & 1111 1011
                               // = 0111 0011

而且，您建议的替代方案：

// PORTB &= (0 << 2);

int bit_position = 2;
int bit_mask = 0;              // = 0000 0000
bit_mask <<= bit_position;     // = 0000 0000

int PORTB = 0x77;              //   0111 0111
PORTB &= bit_mask;             // & 0000 0000
                               // = 0000 0000

关键是计算机只是对整个寄存器一个一个地执行操作。它不知道它应该关心该数字中所有零中的特定零。因此，您不是通过“位置 2 处的零”进行与运算，而只是通过数字零。确实，您移动的不仅仅是一个零或一，而是整个数字。

这就是为什么要将特定位设置为零的原因，我们必须与一个掩码进行与，该掩码在除我们希望为零的位置之外的每个位置都有一个。 （与 1 进行与运算不会更改位，而与 0 进行与运算使其为零。）

Answer 2

为了简单起见，使用一个字节，0 << 2 正好等于零 - 0b00000000。任何你和它的值也将产生零作为结果。

1 << 2 等于 0b00000100

~(1 << 2) 等于 0b11111011

现在您有了一个与 AND 的掩码，它只会将特定位设置为零。其余位将保持不变。

Answer 3

你可以理解为什么，当你反汇编代码时：

PORTB &= ~(1 << 2);

是这样翻译的：

PORTB = PORTB & (~(0b00000001 << 2));

到

PORTB = PORTB & (~(0b00000100));

到

PORTB = PORTB & ((0b11111011));

这意味着它将采用 PORTB 的旧值并将其第 2 位写入 0，同时将其余位保持为其原始值（无论是 0 还是 1）

这样做是因为您只想更改 PORTB 的 PIN2 的值，而不更改任何其他引脚值。

而另一行：

PORTB &= (0 << 2);

评估为

PORTB = PORTB & ((0b00000000));

这又会将所有 PORTB 引脚重置为 0。

所以这真的取决于你到底想做什么。

另一个例子是如果你想将 PORTB 的 PIN2 设置为 1：

PORTB = PORTB | (0b00000100);

可以这样写：

PORTB |= (1 << 2);

这将确保仅将 PIN2 设置为 1，而没有将 PORTB 的其他引脚设置为 1。