位运算(bit)

一、位运算概述

位运算是一种在计算机系统中对二进制数位进行操作的运算.由于计算机内部数据的存储和处理都是以二进制形式进行的，位运算能够直接对整数的二进制位进行高效操作.位运算包括与（&）、或（|）、异或（^）、非（~）、左移（<<）和右移（>>）等基本操作。

二、演示功能概述

本文通过了解位操作的 API 函数,并用代码演示功能来熟悉 Air780E-LuatOS-软件 demo-基础服务-位运算(bit)。

三、准备硬件环境

“古人云：‘工欲善其事，必先利其器。’在深入介绍本功能示例之前，我们首先需要确保以下硬件环境的准备工作已经完成。”

参考：硬件环境清单 - luatos@air8101 - 合宙文档中心，准备以及组装好硬件环境。

四、软件环境

“凡事预则立，不预则废。”在详细阐述本功能示例之前，我们需先精心筹备好以下软件环境。

1. Luatools 工具；

2. 内核固件文件（底层 core 固件文件）：LuatOS-SoC_V10001_Air8101.soc；参考项目使用的内核固件；

3. luatos 需要的脚本和资源文件

脚本和资源文件：https://gitee.com/openLuat/LuatOS-Air8101/tree/master/demo/bit

lib 脚本文件：使用 Luatools 烧录时，勾选添加默认 lib 选项，使用默认 lib 脚本文件；

准备好软件环境之后，接下来查看如何烧录项目文件到 Air8101 开发板 - luatos@air8101 - 合宙文档中心，将本篇文章中演示使用的项目文件烧录到 Air8101 开发板中。

五、API 说明

位操作支持库

5.1 bit.bnot( value )

取反，等价于 C 语言中的~

参数

参数	类型	释义	取值
value	number	需要取反的值	0x0000 0000~0xFFFF FFFF

返回值

返回值	类型	释义	取值
result	number	取反之后的值	0x0000 0000~0xFFFF FFFF

例子

--支持 32 位比特数按位取反
print(bit.bnot(5))
--按位取反，输出-6

5.2 bit.band( val1, val2, … valn )

与运算，等价于Ｃ语言中的 val1 & val2 & … & valn

参数

参数	类型	释义
val1	number	第一个参数
val2	number	第二个参数
valn	number	第 n 个参数

返回值

返回值	类型	释义
result	number	与运算之后的结果

例子

print(bit.band(1,1))
--与,输出 1

5.3 bit.bor( val1, val2, … valn )

或运算，等价于 C 里面的 val1 | val2 | … | valn

注:对于 Air780E 建议不要超过 3 个参数

参数

参数	类型	释义
val1	number	第一个参数
val2	number	第二个参数
valn	number	第 n 个参数

返回值

返回值	类型	释义
result	number	或运算之后的结果

例子

print(bit.bor(1,2))
--或，输出 3

5.4 bit.bxor( val1, val2, … valn )

异或运算，等价于 C 语言中的 val1 ^ val2 ^ … ^ valn

参数

参数	类型	释义
val1	number	第一个参数
val2	number	第二个参数
valn	number	第 n 个参数

返回值

返回值	类型	释义
result	number	异或运算之后的结果, 此处为位异或

例子

print(bit.bxor(2,3,5))
--异或结果为 4

5.5 bit.lshift( value, shift )

逻辑左移，等价于 C 语言中的 value << shift

参数

参数	类型	释义
value	number	移位的值
shift	number	移位的位置

返回值

返回值	类型	释义
result	number	逻辑左移之后的结果

例子

print(bit.lshift(1,2))
--逻辑左移，“100”，输出为 4

5.6 bit.rshift( value, shift )

逻辑右移，等价于 C 语言中的 value >> shift

参数

参数	类型	释义
value	number	移位的值
shift	number	移位的位置

返回值

返回值	类型	释义
result	number	逻辑右移之后的结果

例子

print(bit.rshift(4,2))
--逻辑右移，“001”，输出为 1

5.7 bit.arshift( value, shift )

算数右移

参数

参数	类型	释义
value	number	移位的值
shift	number	移位的位置

返回值

返回值	类型	释义
result	number	逻辑右移之后的结果

例子

print(bit.arshift(2,2))
--算数右移，左边添加的数与符号有关，输出为 0

5.8 bit.bit( position )

左移运算，等价于 C 语言中的 1 << position

参数

参数	类型	释义
position	number	移位的位置

返回值

返回值	类型	释义
result	number	需要移位的位置

例子

print(bit.bit(2))
--参数是位数，作用是 1 向左移动两位，打印出 4

5.9 bit.isset(value, position)

测试位数是否被置 1

参数

参数	类型	释义
value	number	被测试的值
position	number	被测试的位置

返回值

返回值	类型	释义	取值
result	bool	true:该位被置 1，false:其他	true/false

例子

-- 例子 1
print(bit.isset(5,0))
--第一个参数是是测试数字，第二个是测试位置.从右向左数 0 到 7.是 1 返回 true，否则返回 false，该返回 true
-- 例子 2
print(bit.isset(5,1))
--打印 false
-- 例子 3
print(bit.isset(5,2))
--打印 true-- 例子 4_print(bit.isset(5,3))--返回返回 false

5.10 bit.isclear(value, position)

测试位数是否被置 0

参数

参数	类型	释义
value	number	被测试的值
position	number	被测试的位置

返回值

返回值	类型	释义	取值
result	bool	true:该位被置 0，false:其他	true/false

例子

print(bit.isclear(5,0))
--与上面的相反
print(bit.isclear(5,1))
print(bit.isclear(5,2))
print(bit.isclear(5,3))

5.11 bit.set(value, pos1, pos2, …posn)

置 1

参数

参数	类型	释义
value	number	基数(需要改变的值)
pos1	number	第一位置
pos2	number	第二位置
posn	number	第 n 位置

返回值

返回值	类型	释义
result	bool	置 1 之后的值

例子

-- 把 0 的第 0，1，2，3 位值为 1
print(bit.set(0,0,1,2,3))
--在相应的位数置 1，打印 15

5.12 bit.clear(value, pos1, pos2, …posn)

置 0

参数

参数	类型	释义
value	number	基数（需要改变的值）
pos1	number	第一位置
pos2	number	第二位置
posn	number	第 n 位置

返回值

返回值	类型	释义
result	bool	置 0 之后的值

例子

-- 把 5 的第 0，2 位置为 0
print(bit.clear(5,0,2))
--在相应的位置置 0，打印 0

六、功能验证

6.1 示例代码

下面根据 demo 演示位操作的功能，可以参考以下示例代码.

示例代码如下:

local function log_bit()
        log.info("按位取反，输出-6",bit.bnot(5))
        log.info("与,--输出1",bit.band(1,1))
        log.info("或，--输出3",bit.bor(1,2))
        log.info("异或结果为4",bit.bxor(2,3,5))
        log.info("逻辑左移，“100”，输出为4",bit.lshift(1,2))

        log.info("逻辑右移，“001”，输出为1",bit.rshift(4,2))
        log.info("算数右移，左边添加的数与符号有关，输出为0",bit.arshift(2,2))
        log.info("参数是位数，作用是1向左移动两位，打印出4",bit.bit(2))
        log.info("测试位数是否被置1",bit.isset(5,0))--第一个参数是是测试数字，第二个是测试位置.从右向左数0到7.是1返回true，否则返回false，该返回true
        log.info("测试位数是否被置1",bit.isset(5,1))--打印false
        log.info("测试位数是否被置1",bit.isset(5,2))--打印true
        log.info("测试位数是否被置1",bit.isset(5,3))--返回返回false
        log.info("测试位数是否被置0",bit.isclear(5,0))----与上面的相反
        log.info("测试位数是否被置0",bit.isclear(5,1))
        log.info("测试位数是否被置0",bit.isclear(5,2))
        log.info("测试位数是否被置0",bit.isclear(5,3))
        log.info("把0的第0，1，2，3位值为1",bit.set(0,0,1,2,3))--在相应的位数置1，打印15
        log.info("把5的第0，2位置为0",bit.clear(5,0,2))--在相应的位置置0，打印0
end

6.2 对应 log 信息

[2025-01-01 23:33:57.382] I/pm reset reason: 0
[2025-01-01 23:33:57.382] D/pm boot up by power on
[2025-01-01 23:33:57.382] D/pm poweron reason 0
[2025-01-01 23:33:57.382] D/main UID: 4C4D19333C
[2025-01-01 23:33:57.382] cal:W(8):temp in otp is:567
[2025-01-01 23:33:57.491] D/main STA MAC: C8478C8F027E
[2025-01-01 23:33:57.491] D/main AP  MAC: C8478C8F027F
[2025-01-01 23:33:57.491] D/main BLE MAC: C8478C8F0280
[2025-01-01 23:33:57.491] D/main ETH MAC: C8478C8F0281
[2025-01-01 23:33:57.491] I/main LuatOS@D602 base 24.10 bsp V10001 32bit
[2025-01-01 23:33:57.507] I/main ROM Build: Jan  1 2025 20:17:40
[2025-01-01 23:33:57.507] D/main loadlibs luavm 204792 14256 14336
[2025-01-01 23:33:57.507] D/main loadlibs sys   301544 95320 95320
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.main        bit64_test        1.0.0
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.按位取反，输出-6        -6
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.与,--输出1        1
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.或，--输出3        3
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.异或结果为4        4
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.逻辑左移，“100”，输出为4        4
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.逻辑右移，“001”，输出为1        1
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.算数右移，左边添加的数与符号有关，输出为0        0
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.参数是位数，作用是1向左移动两位，打印出4        4
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.测试位数是否被置1        true
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.测试位数是否被置1        false
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.测试位数是否被置1        true
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.测试位数是否被置1        false
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.测试位数是否被置0        false
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.测试位数是否被置0        true
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.测试位数是否被置0        false
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.测试位数是否被置0        true
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.把0的第0，1，2，3位值为1        15
[2025-01-01 23:33:57.507] I/user.把5的第0，2位置为0        0