Kurs języka C: Operator mnożenia bitowego &

Autor: Dondu

Kurs języka C: Spis treści

Operator bitowy & realizuje operację mnożenia bitowego. Wynikiem mnożenia bitowego jest jedynka tylko i wyłącznie wtedy, gdy na tych samych pozycjach bity są jedynką. W pozostałych przypadkach wynikiem jest zero.

76543210 numery bitów
--------
10110010 zmienna a
10011000 zmienna b
--------
10010000 wynik mnożenia bitowego: a & b

Przykład 1 (w kompilatorze)

  unsigned char a = 0b10110010;
  unsigned char b = 0b10011000;
  unsigned char wynik;

  wynik = a & b;  //mnożenie bitowe AND

Wynik działania programu możesz zobaczyć w kompilatorze CManiak.


Łączenie operatorów: &=

Jak każdy inny operator, także i ten można łączyć z operatorem przypisania.

Przykład 2 (w kompilatorze)

  wynik &= a;  //odpowiednik: wynik = wynik & a;

Podstawowe zastosowania:

Poniżej przykłady zastosowania mnożenia bitowego. Będziemy w nich używać tzw. maski bitów, czyli liczby z odpowiednio ustawionymi bitami, w zależności od potrzeb.


1. Zerowanie wybranych bitów.
W przypadku, gdy chcemy wyzerować jakieś bity wystarczy wykonać mnożenie bitowe danej zmiennej z maską, w której bity, które mają być wyzerowane są zerami, a te które mają zostać niezmienione są jedynkami.

Na przykład chcemy w zmiennej a wyzerować bit 1 oraz bit 4. Mnożymy więc bitowo zmienną a z maską ustawioną wg powyższej zasady:

76543210 numery bitów
--------
10110010 zmienna a
11101101 maska
--------
10100000 zmienna a z wyzerowanymi bity 1 i 4

Przykład 3 (w kompilatorze)

  unsigned char a = 0b10110010;

  //zeruj bity 1 i 4
  a &= 0b11101101;  //odpowiednik: a = a & 0b11101101;

2. Sprawdzenie wybranego bitu.
Jeżeli chcemy ustalić, czy dany bit ma wartość jeden lub zero, wystarczy dokonać mnożenia bitowego z maską gdzie sprawdzany bit jest jedynką, a następnie sprawdzić, czy wynik jest różny od zera. Wykorzystamy tutaj pewną właściwość instrukcji if( ) upraszczającą zapis do niezbędnego minimum.


Przykład 4 (w kompilatorze)

  unsigned char a = 0b10110010;

  //sprawdzamy wybrany bit
  if(a & 0b00010000){
    //bit jest jedynką
  }else{
    //bit jest zerem
  }

3. Sprawdzenie, czy co najmniej  jeden z kilku bitów jest jedynką.
Jeżeli chcemy ustalić, czy któryś z kilku bitów ma wartość jeden postępujemy podobnie jak w przykładzie powyżej.


Przykład 5 (w kompilatorze)

  
  unsigned char a = 0b10110010;

  //sprawdzamy wybrane bity
  if(a & 0b00010001){
    //co najmniej jeden z bitów jest jedynką
  }else{
    //żaden z bitów nie jest jedynką
  }

4. Sprawdzenie, czy wszystkie wybrane bity są jedynkami.
Ten przypadek jest nieco bardziej skomplikowany. Gdy chcemy ustalić, czy wszystkie z kilku wybranych bitów mają wartość jeden, musimy najpierw dokonać mnożenia bitowego z maską, a później sprawdzić czy to co zostało jest dokładnie tym czego oczekiwaliśmy, czyli maską.


Przykład 6 (w kompilatorze)

  
  unsigned char a = 0b10110010;

  //sprawdzamy wybrane bity 
  if((a & 0b00010010) == 0b00010010){
    //wszystkie wybrane bity są jedynkami
  }else{
    //co najmniej jeden z wybranych bitów nie jest jedynką
  }

W przykładach znajdują się liczby w zapisie dwójkowym, ale oczywiście można je zastąpić szesnastkowymi lub definicjami bitów, czy całych masek.

Kurs języka C: Spis treści

12