C 设置位(位操作)

Question

我正在为一个工业 plc 编程，我必须操作位以与 VFD 进行 profi-bus 通信。我得到一个 2byte 状态并且必须发送 2byte 命令。对于此操作，我必须设置位以使 VFD 运行。例如:

                   Byte n+1           Byte n
PLC    -->  --------------------- ---------------   --> VFD
            15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
            ---------+--------- | | | | -+- | | +- 0: Reglersperre / Freigabe
                     |          | | | |  |  | +--- 1: Freigabe / Schnellstopp
                     |          | | | |  |  +----- 2: Freigabe / Halt
                     |          | | | |  +-------- 3..4: reserviert = 0
                     |          | | | +------------5: Parametersatz-Umschaltung
                     |          | | +------------- 6: Reset
                     |          | +--------------- 7: reserviert = 0
                     |          |
                     |          +----------------- 8: Lüften der Bremse ohne Antreibsfreigabe
                     +---------------------------- 9..15: reserviert = 0

所以我必须设置位 0 以将 VFD 设置为运行模式。然后我需要设置位 2 以启动驱动器。

现在我找到了一个 question其中描述了位操作，我发现这个解决方案应该有效，但我不太明白。

有人可以解释为什么这有效或无效吗？

uint16_t change_bit(uint16_t command, unsigned int bit_nr, unsigned int val) {
  /* command = 2byte command; bit_nr = bit to manipulate;
     val = value bit should get (1;0) */
  command ^= (-val ^ command) & (1U  << bit_nr);
  return command;
}

Answer 1

这似乎行得通，但它非常令人惊讶并且不太清楚。有人认为它“太聪明了”。更清晰的方法可能是:

uint16_t change_bit(uint16_t command, unsigned int bit, bool value)
{
  const uint16_t mask = 1u << bit;
  if(value)
    return command | mask;
  else
    return command & ~mask;
}

其中有一个跳转(if)，但聪明的编译器可能会优化它。如果它不是对性能非常关键的代码，那么清晰度通常会更好。

请注意，在进行位级操作时，使用无符号类型通常是个好主意。