C语言中的布尔数组和逐位运算

Question

我必须实现一组串行移位寄存器，每个寄存器有8个输出。输出连接到开关，所以我目前在C中使用布尔数组来打开开关(true)或关闭开关(False)。

因此，每个移位寄存器都有一个包含8个布尔值的数组，它实际上是一个8位无符号整数。我可以继续处理数组，但我认为这样做要比按位操作整数慢得多。此外，将整数传递给SPI接口也比数组容易得多。

有没有一种简单的方法可以将布尔数组转换成整数，或者像操作数组一样操作这些整数？

即：

bool switch[8];
switch[0] = True; //Switch 1 on
switch[1] = False; //Switch 2 off
...

等同于

uint8_t switch;
switch = 0b00000001;

但在单独的交换机中思考时，更难阅读和编程。

性能是关键，因为我的SPI需要非常快。

Answer 1

您不能使用数组语法(这将需要操作符重载，这在C++中是可能的)。但是您可以使用一些helperfunction来设置和获取位(/ 8和%8已针对位移位和and进行了优化，请注意，这与int作为索引类型不同)

typedef uint8_t bit_mem_t;

static inline void set_bit(bit_mem_t* array, unsigned index, bool value) {
    array[index/8] = (array[index/8] | 1 << (index%8)) ^ !value << (index%8);
}

static inline bool get_bit(bit_mem_t const* array, unsigned index) {
    return (array[index/8] & 1 << (index%8)) != 0;
}

static inline void flip_bit(bit_mem_t* array, unsigned index) {
    array[index/8] ^= 1 << (index%8);
}

/*static inline size_t bit_array_size(size_t bit_count) {
    return (bit_count+7) / 8;
}*/
#define bit_array_size(bit_count) (((size_t)(count)+7)/8)

int main() {
    bit_mem_t array[bit_array_size(3)] {}; // clear it to 0s

    set_bit(array, 0, true);
    set_bit(array, 1, false);
    set_bit(array, 2, !get_bit(array, 1));
}

Answer 2

使用uint8_t存储8位硬件相关数据，句号。如果它是一个内存映射的硬件寄存器，那么它也需要是volatile合格的。

如果你想给各个管脚命名，你可以通过定义来实现：

#define SWITCH3 (1u << 3);

使用按位运算符进行访问。

uint8_t switch = 0;
switch = SWITCH1 | SWITCH3;   // set all bits
switch |= SWITCH3;            // set a specific bit
switch &= (uint8_t)~SWITCH3;  // clear a specific bit

Answer 3

使用宏：

uint8_t sw;
#define SW_ON(s)    sw=(sw|(1u<<(s)))
#define SW_OFF(s)   sw=(sw&(~(1u<<(s))))

并将其用作：

SW_OFF(3);
SW_ON(2);