从单片机基础到程序框架（全集 2019pdf版）.pdf - 第141页
第三十四节：移位运算的左移。 【34.1 “左移”运算。 】 “左移” 运算也是以 位为单位进 行运算的。位 是指 二进制中的某 一位，位只 能是 0 或者 1。欲理 解某个 数 “左移” 运算的内部 规律， 必先把该数 展开成二进制 的格式， 然后 才好分析。 “左移” 运算 的符号 是 “<<” ， 它的通用格 式如下： “保存 变量”=“被移 数”<<n; 运算规律是 ： “被移 数” 先被复制一 份放到某…
第 1 个数
十进制:250
十六进制:FA
二进制:11111010
第 2 个数
十进制:0
十六进制:0
二进制:0
第 3 个数
十进制:255
十六进制:FF
二进制:11111111
第 4 个数
十进制:1
十六进制:1
二进制:1
分析：
通过实验结果，发现在单片机上的计算结果和我们的分析是一致的。
【33.4 如何在单片机上练习本章节 C 语言程序？】
直接复制前面章节中第十一节的模板程序，练习代码时只需要更改“C 语言学习区域”的代码就可以了，
其它部分的代码不要动。编译后，把程序下载进带串口的 51 学习板，通过电脑端的串口助手软件就可以观
察到不同的变量数值，详细方法请看第十一节内容。
第三十四节：移位运算的左移。
【34.1 “左移”运算。】
“左移”运算也是以位为单位进行运算的。位是指二进制中的某一位，位只能是 0 或者 1。欲理解某个
数“左移”运算的内部规律，必先把该数展开成二进制的格式，然后才好分析。“左移”运算的符号是“<<”，
它的通用格式如下：
“保存变量”=“被移数”<<n;
运算规律是：“被移数”先被复制一份放到某个隐蔽的临时变量（也称作寄存器），然后对此临时变量展
开成二进制的格式，左边是高位，右边是低位，此二进制格式的临时变量被整体由右往左移动了 n 位，原来
左边的高 n 位数据被直接覆盖，而右边由于数据位移动而新空出的低 n 位数据被直接填入 0，最后再把移位
运算的结果存入“保存变量”。多问一句，这行代码执行完毕后，“保存变量”和“被移数”到底哪个变量发
生了变化，哪个变量维持不变？大家记住，只有赋值语句“=”左边的“保存变量”发生数值变化，而右边
的“被移数”没有发生变化，因为“被移数”被操作的不是它自己本身，而是它的复制品替身（某个隐蔽的
临时变量，也称寄存器）。这条规律对“加、减、乘、除、与、或、异或、非、取反”等运算都是适用的，
重要的事情再重复一次，这条规律就是：只有赋值语句“=”左边的“保存变量”发生数值变化，而赋值语
句“=”右边的“运算变量”本身不会发生变化，因为“运算变量”被操作的不是它自己本身，而是它的复
制品替身（某个隐蔽的临时变量，也称寄存器）。
上述通用格式中的 n 代表被一次左移的位数，可以取 0，当 n 等于 0 的时候，代表左移 0 位，其实就是
数值维持原来的样子没有发生变化。
现在举一个完整的例子来分析“<<”左移运算的规律。有两个 unsigned char 类型的变量 a 和 b，它们
的数值都是十进制的 5，求 a=a<<1 和 b=b<<2 的结果分别是多少？分析步骤如下：
第一步：先把 a 和 b 变量原来的数值以二进制的格式展开。十进制转二进制的方法请参考前面第 14,15，
16 节的内容。
a 变量是十进制 5，它的二进制格式是： 00000101。
b 变量是十进制 5，它的二进制格式是： 00000101。
第二步：将 a 左移 1 位，将 b 左移 2 位。
（1）a=a<<1，就是将 a 左移 1 位。
a 左移前是 -> 00000101
a 左移 1 位后是 -> 00001010
结果分析：把二进制的 00001010 转换成十六进制是：0x0A。转换成十进制是 10。所以 a 初始值是
5,左移 1 位后的结果是 10。
（2）b=b<<2，就是将 b 左移 2 位。
b 左移前是 -> 00000101
b 左移 2 位后是 -> 00010100
结果分析：把二进制的 00010100 转换成十六进制是：0x14。转换成十进制是 20。所以 b 初始值是
5,左移 2 位后的结果是 20。
【34.2 “左移”与乘法的关系。】
上面的例子，仔细观察，发现一个规律：5 左移 1 位就变成了 10（相当于 5 乘以 2），5 左移 2 位就变成
了 20（相当于 5 乘以 2 再乘以 2）。这个现象背后的规律是：在左移运算中，只要最高位不发生溢出的现象，
那么每左移 1 位就相当于乘以 2，左移 2 位相当于乘以 2 再乘以 2，左移 3 位相当于乘以 2 再乘以 2 再乘以
2......以此类推。这个规律反过来从乘法的角度看，也是成立的：某个数乘以 2，就相当于左移 1 位，某个
数乘以 2 再乘以 2 相当于左移 2 位，某个数乘以 2 再乘以 2 再乘以 2 相当于左移 3 位......以此类推。那么
问题来了，同样是达到乘以 2 的运算结果，从运算速度的角度对比，“左移”和“乘法”哪家强？答案是：
一条左移语句的运算速度比一条乘法语句的运算速度要快很多倍。
【34.3 “左移”的常见应用之一：不同数据类型之间的合并。】
比如有两个 unsigned char 单字节的类型数据 H 和 L，H 的初始值是十六进制的 0x12，L 的初始值是十
六进制的 0x34，要将两个单字节的 H 和 L 合并成一个 unsigned int 双字节的数据 c，其中 H 是高 8 位字节，
L 是低 8 位字节，合并成 c 后，c 的值应该是十六进制的 0x1234，此程序如何写？就需要用到左移。程序分
析如下：
unsigned char H=0x12; //单字节
unsigned char L=0x34; //单字节
unsigned int c; //双字节
c=H; //c 的低 8 位被 H 覆盖，也就是 c 的低 8 位得到了 H 的值。
c=c<<8; //及时把 c 的低 8 位移动到高 8 位，同时 c 原来的低 8 位被填入 0
c=c+L; //此时 c 再加 L，c 的低 8 位就 L 的值。
程序运行结果:c 就等于十六进制的 0x1234，十进制是 4660。
【34.4 “左移”的常见应用之二：聚焦在某个变量的某个位。】
前面第 31 节讲到“或”运算，其中讲到可以对某个变量的某个位置 1，当时是这样讲的，片段如下：
“或”运算最常见的用途是可以指定一个变量的某位置 1，其它位保持不变。比如一个 unsigned char
类型的变量 b，数据长度一共是 8 位，从右往左：
想让第 0 位置 1，其它位保持不变，只需跟十六进制的 0x01 相“或”:b=b|0x01。
想让第 1 位置 1，其它位保持不变，只需跟十六进制的 0x02 相“或”:b=b|0x02。
想让第 2 位置 1，其它位保持不变，只需跟十六进制的 0x04 相“或”:b=b|0x04。
想让第 3 位置 1，其它位保持不变，只需跟十六进制的 0x08 相“或”:b=b|0x08。
想让第 4 位置 1，其它位保持不变，只需跟十六进制的 0x10 相“或”:b=b|0x10。
想让第 5 位置 1，其它位保持不变，只需跟十六进制的 0x20 相“或”:b=b|0x20。
想让第 6 位置 1，其它位保持不变，只需跟十六进制的 0x40 相“或”:b=b|0x40。
想让第 7 位置 1，其它位保持不变，只需跟十六进制的 0x80 相“或”:b=b|0x80。
但是这样写很多程序员会嫌它不直观，哪里不直观？就是 0x01，0x02，0x04，0x08，0x10，0x20，0x40，
0x80 这些数不直观，这些数只是代表了聚焦某个变量不同的位。如果把这些十六进制的数值换成左移的写法，
在阅读上就非常清晰直观了。比如：0x01 可以用 1<<0 替代，0x02 可以用 1<<1 替代，0x04 可以用 1<<2 替
代......0x80 可以用 1<<7 替代。左移的 n 位，n 就恰好代表了某个变量的某个位。于是，我们把上面的片
段更改成左移的写法后，如下：
“或”运算最常见的用途是可以指定一个变量的某位置 1，其它位保持不变。比如一个 unsigned char
类型的变量 b，数据长度一共是 8 位，从右往左：
想让第 0 位置 1，其它位保持不变，只需:b=b|(1<<0)。
想让第 1 位置 1，其它位保持不变，只需:b=b|(1<<1)。
想让第 2 位置 1，其它位保持不变，只需:b=b|(1<<2)。