(C / C++): Bitmanipulation mit bitweise Operatoren

Last Updated on 11. Dezember 2020 by Thomas J. Fehr

Bitweises Komplement / Bitwise NOT

Der NOT-Operator (~) invertiert jedes einzelne Bit einer Zahl.

Beispiel mit 8-Bits:

 0000 0100 = 4
~0000 0100 = 1111 1011 = 251

Bitweises UND / Bitwise AND

Der AND-Operator (&) wird auf jedes einzelne Bit zwischen zwei Operanden angewendet. Das Ergebnisbit ist 1, wenn beide Bits den Wert 1 aufweisen.

Beispiel mit 4-Bits:

 0001
&1001
-----
 0001

Bitweises ODER / Bitwise OR

Der OR-Operator (|) wird auf jedes einzelne Bit zwischen zwei Operanden angewendet. Das Ergebnisbit ist 1, wenn eines der beiden Bits den Wert 1 aufweisen.

Beispiel mit 4-Bits:

 0001
|1001
-----
 1001

Bitweises exklusives ODER / Bitwise XOR

Der XOR-Operator (^) wird auf jedes einzelne Bit zwischen zwei Operanden angewendet. Das Ergebnisbit ist 1, wenn die beiden Bits unerschiedliche Werte haben.

Beispiel mit 4-Bits:

 0001
^1001
-----
 1000

Linksverschiebung / Left shift

Bei der bitweise Linksverschiebung (<<) werden alle Bits um die angegebene Position nach links verschoben.

Beispiel mit 4-Bits:

0001 << 1 = 0010
0001 << 2 = 0100

Rechtsverschiebung / Right shift

Bei der bitweise Rechtsverschiebung (>>) werden alle Bits um die angegebene Position nach rechts verschoben.

Beispiel mit 4-Bits:

0010 >> 1 = 0001
0100 >> 2 = 0001
1010 >> 1 = 0101 

Bit löschen

Will man in einem Byte mehrere Bits auf 0 setzen, wird dazu die UND-Verknüpfung verwendet.

PORTB &= ~(1 << 0)

Löscht Bit 0

Sollen gleichzeitig mehrere Bits gelöscht werden:

PORTB &= ~((1 << 0) | (1 << 2));

Löscht Bit 0 und 2 in PORTB

Bit invertieren

PORTB ^= (1 << 3);

Invertiere das dritte Bit

Bit setzen

PORTB |= (1 << 2);

Setzt das Bit 2 auf 1

Beispiel Methoden:

void set_PORTB_bit(int8_t  position, int8_t  value)
{
	// Sets or clears the bit in position 'position'
	// either high or low (1 or 0) to match 'value'.
	// Leaves all other bits in PORTB unchanged.
	
	if (value == 0)
	{
                // Set bit # 'position' low
		PORTB &= ~(1 << position);
	}
	else
	{
                // Set bit # 'position' high
		PORTB |= (1 << position);
	}
}

void set_Pin_Mode(int8_t  position, int8_t  value){
	if (value == 0)
	{
                // Set bit # 'position' to input
		DDRB  &= ~(_BV(position));
	}
	else
	{
                // Set bit # 'position' to output
		DDRB  |= (1 << position);
	}
}

Nützliche Links

mikrocontroller.net: Bitmanipulation

wikipedia: Bitweiser Operator

stackoverflow.com: How do you set, clear and toggle a single bit?

LearnCpp.Com: Bitwise operators

Logic Gate Simulator