ПТСПЦУВСБ / 22. Доступ к отдельным битам в С

22. Доступ к отдельным битам в С.

В большинстве случаев процессоры обеспечивают побайтовую адресацию памяти.

Однако, нередки случаи, когда необходимо проанализировать или изменить состояние

отдельных битов. В этих случаях обращаются к ячейке памяти, размер которой кратен

байту, а доступ к отдельным битам обеспечивается с помощью использования побитовых

операторов.

Типичными задачами, требующими работы с отдельными байтами, являются,

например, взаимодействие с периферийными устройствами через их регистры

посредством анализа и изменения состояния битовых флагов и упаковка данных для их

компактного хранения и быстрой передачи по каналам связи.

Для организации полного доступа к отдельным битам числа достаточно обеспечить

выполнение с битом, номер которого задан, трех операций: проверка (англ. check)

состояния бита, установка (англ. set) бита, при которой заданный бит становится равным

1 независимо от исходного состояния и сброс (англ. clear) или маскировка (англ. masking)

бита, при которой заданный бит становится равным 0 независимо от исходного состояния.

Три перечисленные операции могут быть выполнены путем сравнения

анализируемого числа с маской (англ. mask) – целочисленной константой, значение

которой специально подобрано для работы именно с нужным битом.

Например, для установки бита 3 переменной unsigned char a; нужно

выполнить: a=a|00001000b, т.е. a=a|8; или a|=8;, т.к. C не имеет встроенной

поддержки двоичных констант. Для установки бита 7 нужно выполнить:

a=a|10000000b, т.е. a|=128; и т.п.

Таким образом, для независимой от остальных битов установки бита с номером N,

нужно применить операцию побитового “ИЛИ” с маской, двоичное представление

которой содержит 1 только в N-ном бите.

Для независимого от остальных битов сброса (обнуления) бита с номером N, нужно

применить операцию побитового “И” с маской, двоичное представление которой

содержит 0 только в N-ном бите, например, для сброса бита 3 нужно выполнить:

a=a&11110111b, т.е. a&=247;.

Для проверки состояния бита N можно использовать проверку условия с

предварительной маскировкой. Например, для проверки состояния бита 3:

a&=8; //a=a&00001000 – предварительная маскировка

if (a!=0){ //Если бит был установлен

...

}

else{ //Если бит был сброшен

...

}

Задание маски в виде константы неудобно, т.к. для работы с разными битами нужно

каждый раз рассчитывать соответствующие маски. Поэтому на практике маски__

формируют автоматически с помощью операций сдвига. Соответствующие примеры

сведены в таблице 3.15: