4. 비트연산 -2

4. 시프트 Shift

쉬프트 연산의 동작은 대상이 되는 값을 왼쪽 또는 오른쪽으로 지정된 횟수만큼 이동시키는 연산이다.

1. 왼쪽 쉬프트

왼쪽 쉬프트는 지정된 횟수만큼 왼쪽으로 모든 비트를 이동하고, 오른쪽 두 비트는 0으로 채운다. 왼쪽 쉬프트는 부호와 상관없이 빈칸은 0으로 채워진다.

2. 오른쪽 쉬프트

오른쪽 쉬프트는 지정된 횟수만큼 오른쪽으로 모든 비트를 이동하고, 왼쪽 비트는 0 또는 1로 채워진다. 쉬프트의 대상이 되는 값이 부호가 없는 데이터이면 0으로 채워지고, 부호가 있는 데이터이면 부호 비트로 채워진다.

비트 연산 예제

unsigned char a=0xf0; //11110000(2)

한 비트 클리어(예> 5번 비트) a &= ~(0x1<<5);

연속된 여러 비트 클리어(예> 5,4,3번 비트) a &= ~(0x7<<3);

떨어져 있는 여러 비트 클리어(예> 5,3,2번 비트) a &=~((0x1<<5)+(0x3<<2));

한 비트 설정(예> 5번 비트) a |= (0x1<<5);

연속된 여러 비트 설정(예> 5,4,3번 비트) a |= (0x7<<3);

떨어져 있는 여러 비트 설정(예> 5,3,2번 비트) a |= (0x1<<5)+(0x3<<2);

한 비트 반전(예> 5번 비트) a ^= (0x1<<5);

연속된 여러 비트 반전(예> 5,4,3번 비트) a ^= (0x7<<3);

떨어져 있는 여러 비트 반전(예> 5,3,2번 비트) a ^= (0x1<<5)+(0x3<<2);

비트 검사(예> 5번 비트) a & (0x1<<5);

비트 추출(예> 6,5,4번 비트) b = (a>>4) & 0x7;

매크로 활용

1. 매크로 함수

매크로 함수는 전 처리기에 의해 함수 코드가 치환되는 형태로 작동된다.

분기 없이 실행되므로 분기에 의한 성능의 손실을 막을 수 있다. 비교적 짧은 코드는 매크로 함수를 사용하는 것이 좋다. 코드가 길 경우, 메모리 낭비가 심하다.

#define SQR(X) ((X)*(X))

인수를 제곱 하는 매크로 함수이다. SQR(X)를 호출하면 함수는 분기 하지 않고, 그 위치에 ((X)*(X))코드가 치환된다.

2. 비트 연산의 매크로 적용

비트 연산은 임베디드 소프트웨어 개발에서 자주 발생하므로 매크로로 정의해서 활용하면 매우 편리하다.

매크로의 인자는 data, area, loc이다. data는 비트조작을 할 대상으로 값이나, 변수를 대입해주고, area는 연속된 비트조작에서 연속 비트를 나타낸다. 예를 들어 111(2)처럼 연속 3비트라고 하면 0x7을, 연속 2비트이면 11(2)이므로 0x3을 대입한다. 마지막 loc은 조작할 비트 위치를 대입한다.

//한 비트 클리어

#define ClearBit(data, loc) ((data) &= ~(0x1<<(loc)))

//연속된 여러 비트 클리어

#define ClearBits(data, area, loc) ((data) &= ~((area)<<(loc)))

//한 비트 설정

#define SetBit(data, loc) ((data) |= (0x1<<(loc)))

//연속된 여러 비트 설정

#define SetBits(data, area, loc) ((data) |= ((area)<<(loc)))

//한 비트 반전

#define InvertBit(data, loc) ((data) ^= (0x1<<(loc)))

//연속된 여러 비트 반전

#define InvertBits(data, area, loc) ((data) ^= ((area)<<(loc)))

//비트 검사

#define CheckBit(data, loc) ((data) & (0x1<<(loc)))

//비트 추출

#define ExtractBits(data, area, loc) (((data)>>(loc)) & (area))

void main(void) {

unsigned char a=0xf0;

unsigned char b; ClearBit(a, 5); //5번 비트 클리어

ClearBits(a, 0x7, 3); //5,4,3번의 연속3비트 클리어

SetBit(a, 5); //5번 비트 설정

SetBits(a, 0x7, 3); //5,4,3번의 연속3비트 설정

InvertBit(a, 5); //5번 비트 반전

InvertBits(a, 0x7, 3); //5,4,3번 연속3비트 반전

if(CheckBit(a, 5)) //5번 비트가 어떤 값인지 체크

printf("true"); //1이면 1을 반환 0이면 0을 반환

else //1이면 true를 0이면 false를 출력

printf("false");

b=ExtractBits(a, 0x7, 4); //6,5,4번 비트를 추출하여 b에 대입

}