#include <stdio.h>

#include <stdbool.h>

#include <ctype.h>

unsigned int bstrtoi(char* s);

void operate1(char* s1, char* s2);

void display_binary(unsigned int n);

int bit_open_num(unsigned int drive_code);

int is_open(unsigned int drive_code, int bit_pos);

int rotate(unsigned int a, int bits);

void font_setting(void);

void get_font_info(void);

void font_setting2(void);

void show_long(unsigned long l);

int main(int argc, char* argv[])????//main函數(shù)的兩個參數(shù)，參數(shù)1為int，值為命令行參數(shù)的項數(shù)。參數(shù)2為char* []字符指針數(shù)組，指針數(shù)組每個指針元素指向一個命令行參數(shù)字符串

{

???? return 0;

}

unsigned int bstrtoi(char* s) //輸入一個二進制數(shù)字的字符串，轉化為int

{

???? unsigned int res = 0;

???? while (*s)

???? {

???????? res = (res << 1) + (*s++ == '1'); //從二進制字符串的最高位開始一位一位讀取，每讀取新的一位（比之前的位低1位）就將之前的結果*2再加新位的值，直到第一個1之前所有的0*2都為0

???????? // <<左移位運算符，將二進制數(shù)每一位向左移動，左邊界超出范圍的值舍棄，右邊界空出來的填0，<<1代表左移1位，結果和*2^1相同，<<n和*2^n結果相同

???????? //*解引用運算符比++遞增運算符優(yōu)先級低，所以*s++是將s的地址使用一次后遞增，解引用了s，s變?yōu)閟+1，字符串中該位為'1'時==返回1，和表示的值一致

???? }

???? return res;

}

void operate1(char* s1, char* s2)

{

???? unsigned int a1 = bstrtoi(s1);

???? unsigned int a2 = bstrtoi(s2);

???? printf("~%s=", s1);

???? display_binary(~a1); //~取反運算符，將二進制數(shù)的每一位切換(01互換)以8位二進制數(shù)為例，~00000001(1)為11111110，一個數(shù)和該數(shù)取反的值相加一定為11111111即255或-1（有符號）所以a+(~a)=255（-1）所以~a=-a+255或者-a-1

???? putchar('\n');

???? printf("~%s=", s2);

???? display_binary(~a2);

????//減法運算x-y=x+(~y+1) 轉換為加取反的值加1

???? putchar('\n');

???? printf("%s&%s=", s1, s2);

???? display_binary(a1&a2); //&按位與運算符，將兩個二進制數(shù)逐位進行運算并產(chǎn)生一個新的值，兩個數(shù)同一位的值都為1則該位運算結果為1，否則為0，&運算產(chǎn)生新的值，原a1a2不受影響,10101&01111=00101

???? putchar('\n');

???? printf("%s|%s=", s1, s2);

???? display_binary(a1|a2); //|按位或運算符，兩個數(shù)同位的值都為0則該位運算結果為0，否則為1,10101|00111=10111

???? putchar('\n');

???? printf("%s^%s=", s1, s2);

???? display_binary(a1^a2); //^按位異或運算符，兩個數(shù)同位的值互異(一個為1一個為0)則該位運算結果為1，否則（值相同）為0,10101^00111=10010

???? putchar('\n');

}

void display_binary(unsigned int n)

{

???? unsigned int mask = 1 << 31; //本系統(tǒng)int為32位，1<<31將1左移31位從第1位移動到第32位即最高位

???? int i;

???? for (i = 0; (mask & n) != mask && i < 32; mask >>= 1, i++) //mask在(mask&n)中起到掩碼的作用，mask的二進制數(shù)為只有一位是1其他位均為0，和n做按位與運算時會將所有mask上是0的位置重置為0(因為0&1或0&0都為0)，而1&會保持另一個數(shù)的值（1&1保持另一個數(shù)的1，1&0保持另一個數(shù)的0），所以mask&n是掩蓋住所有mask上是0的位，只顯示mask上是1的位在n上對應的位的值，當mask=1<<31時，mask&n用于查看n的最高位是1還是0，每一次mask>>1之后查看的位換成上一次的右側位，如果該位n上為0，則&的結果為0（因為其他位都掩蓋為0了），如果該位n上為1，則&的結果和mask相等，從最高位開始逐位查看，直到找到第一個1的位或者看完所有32位均為0結束循環(huán)

???? ????continue; //>>右移位運算符，將所有位向右移動n位，超出右邊界的舍棄，左邊界空出的分兩種情況，如果該數(shù)為無符號unsigned則左邊空出的位填0，如果該數(shù)為有符號則因實現(xiàn)而異mask>>=1等價mask=mask>>1，同樣的mask<<=1等價mask=mask<<1

???? if (mask) //if(mask)和if(i<32)作用相同，i==32意味著mask右移了32位，所有數(shù)都舍棄了變?yōu)?

???? {

???????? putchar('1'); //從該位開始打印字符

???????? for ( i++,mask>>=1; i < 32; mask >>= 1, i++)

???????? {

???????????? putchar(((mask & n) == mask) + '0'); //ASCII碼中'1'比'0'字符編碼大1，表達式(mask & n) == mask為1時即該位為1，1+'0'='1'，為0時即該位為0，放入'0'

???????????? if (i % 8 == 7)

???????????????? putchar(' ');

???????? }

???? }

???? else

???? {

???? ????putchar('0');

???? }

}

int bit_open_num(unsigned int drive_code) //返回該參數(shù)中打開位的數(shù)量

{

???? //假設drive_code是硬件驅動的字節(jié)指令，每一位都有專門的作用，某一位為1則為打開位，對應開啟硬件的某一個功能，某一位為0則為關閉某一個功能

???? int num = 0;

???? int mask = 1; //使用掩碼，0000 0001掩蓋住其他位只顯示最低位的值

???? do

???? {

???? ????num += mask & drive_code; //&的結果只有1或0，為1說明該位為1，計數(shù)+1，為0說明該位為0，計數(shù)+0

???? } while (drive_code>>=1); //每次循環(huán)將參數(shù)右移1，直到所有的1都被舍棄

???? return num;

}

int is_open(unsigned int drive_code, int bit_pos) //查看該數(shù)的指定位是否打開，以字節(jié)為例，1000 0000最左側的1為編號7的位，最右側的0為編號0的位，bit_pos==7則要查看編號7的位

{

???? int mask = 1 << bit_pos;

???? return (mask & drive_code) == mask; //查看該位是否為1

}

int rotate(unsigned int a, int bits) //將a左移或右移bits位，將溢出的位補到空出的位上

{

???? if (bits>0) //規(guī)定正數(shù)向左移

???? {

???? ????return (a << bits) | (a >> (32 - bits)); //每個單獨的<<或>>運算會使空出的為補0，所以用兩個部分相加將溢出的位補回來，而因為空出的都是0，所以可以使用|按位或代替加法

???? }

???? else

???? {

???????? bits = -bits;

???????? return (a >> bits) | (a << (32 - bits));

???? }

}

struct font_struct { //聲明一個位字段結構用于儲存/表示字體設置信息

???? unsigned int id : 8; //格式為 類型 變量名:位數(shù) ，使用unsigned int則該結構至少占一個unsigned int的大小，而id字段占8位，能夠表示0-255號字體id

???? unsigned int size : 7; //有的實現(xiàn)將最先聲明的字段放在結構所在內(nèi)存塊的最右側，聲明順序從上往下分配地址從右往左，size字段占7位，能夠表示0-127號字體大小

???? unsigned int : 1; //未命名字段代表跳過指定位數(shù)，這使得在內(nèi)存中前后兩個字段中間有間隔

???? unsigned int align : 2; //表示范圍0-3，0代表左對齊，1代表居中，2代表右對齊

???? //bool boldface : 1; //boldface粗體，1代表開，0代表閉,_Bool布爾類型，頭文件中包含<stdbool.h>后可以使用bool作為_Bool別名，并且可以使用true和false代表1和0，和c++兼容

???? //bool italic : 1; //italic斜體，1開0閉

???? //bool underline : 1; //下劃線，有的實現(xiàn)中bool可以填充空著的位字段

???? unsigned int boldface : 1;

???? unsigned int italic : 1;

???? unsigned int underline : 1;

???? unsigned int : 3; //8+7+1+2+1+1+1+3占用3個字節(jié)，剩余未聲明的字節(jié)無法通過結構的字段訪問，如果寫作unsigned int:0;會迫使下一個字段與下一個unsigned int對齊（即跳到下一個unsigned int）。一個字段不允許跨越兩個unsigned int，這時編譯器會自動移動跨界的字段保持邊界對齊

};

union { //聯(lián)合

???? struct font_struct font_s; //該結構變量占4字節(jié)

???? unsigned int font_i; //該變量占4字節(jié)，既可以用位字段結構來設置和讀取信息，也可以用unsigned int變量來操作

} font = {

????1,12,0,0,0,0 // 聯(lián)合初始化默認用第一個字段（這里結構是聯(lián)合的第一個字段）的形式

};

void font_setting(void)

{

???? get_font_info();

???? unsigned int value;

???? int scan_success;

???? for (char ch; puts("f)change font\ts)change size\ta)change alignment\nb)toggle bold\ti)toggle italic\tu)toggle underline\nq)quit"), (ch = tolower(getchar())) != 'q';)

???? {

???????? if (ch!='\n')

???????????? while (getchar() != '\n')

???????????????? continue;

???????? switch (ch)

???????? {

???????????? case 'f':

???????????????? printf("Enter font id(0-255):");

???????????????? scan_success = scanf_s("%u", &value);

???????????????? while (getchar() != '\n')

???????????????? ????continue;

???????????????? if (scan_success == 1&&value>=0&&value<=255)

???????????????? {

???????????????????? font.font_i = (font.font_i & (~255)) | value; //通過位操作對二進制數(shù)的某幾位賦值時，先將這幾位置0，再和要賦的值按位或運算，255為id所在的位的掩碼，作用是只顯示id掩蓋其他位，取反~255將這8位變0其他位變1，作用為保留其他位并將id位置0，因為0|value=value，1會對按位或造成影響，value必須只在id對應的8位上存在1，即value在[0,255]之間，這樣才不會對其他位造成影響。1&值保持原值，0|值保持原值，0^值保持原值

???????????????????? break;

???????????????? }

???????????????? else

???????????????? {

???????????????????? puts("font id from 0 to 255.");

???????????????????? continue;

???????????????? }

???????????? case 's':

???????????????? printf("Enter font size(0-127):");

???????????????? scan_success = scanf_s("%u", &value);

???????????????? while (getchar() != '\n')

???????????????? ???? continue;

???????????????? if (scan_success == 1 && value >= 0 && value <= 127)

???????????????? {

???????????????????? font.font_s.size = value;????//使用結構的位字段成員直接賦值

???????????????????? break;

???????????????? }

???????????????? else

???????????????? {

???????????????????? puts("font id from 0 to 127.");

???????????????????? continue;

???????????????? }

???????????? case 'a':

???????????????? puts("Select alignment:\n1)left\t2)center\t3)right");

???????????????? scan_success = scanf_s("%u", &value);

???????????????? while (getchar() != '\n')

???????????????? ???? continue;

???????????????? if (scan_success == 1 && value >= 1 && value <= 3)

???????????????? {

???????????????????? font.font_s.align = value-1;

???????????????????? break;

???????????????? }

???????????????? else

???????????????? {

???????????????????? puts("font id from 1 to 3.");

???????????????????? continue;

???????????????? }

???????????? case 'b':

???????????????? font.font_s.boldface = !font.font_s.boldface; //切換加粗開關，因為只有1位所以不需要用戶再次輸入值

???????????????? break;

???????????? case 'i':

???????????????? font.font_i ^= 1 << 19; //0^值保持原值，1^值切換該位，1^值(1)=0將值切換，1^值(0)=1將值切換，0^1=1保持1，0^0=0保持0，斜體開關的位在編號19的位，從編號0的1左移19位

???????????????? break;

???????????? case 'u':font.font_s.underline = font.font_s.underline ? 0 : 1; break;

???????????? default:

???????????????? puts("Invalid input. Enter f/s/a/b/i/u/q");

???????????????? continue;

???????? }

???????? get_font_info();

???? }

???? puts("Bye!");

}

void get_font_info(void)

{

???? puts(" ID SIZE ALIGNMENT? B? ?I? ?U");

???? printf("%3u %4u? ?", font.font_i & 255, (font.font_i >> 8) & 127); //255即編號7到編號0全為1共8位，該掩碼只顯示id位字段的8位數(shù)字

???? //本系統(tǒng)中font位字段結構頂部的字段位于低階位，所以對應的unsigned int二進制數(shù)從左（高階位）到右的位字段：下劃線、斜體、粗體、對齊、大小、id

???? //id占8位，id左側為size，將二進制數(shù)右移8位使size移動到編號6-編號0，&127（二進制7個1）只顯示size的7位數(shù)字

???? switch (font.font_s.align)

???? {

???????? case 0:printf("%-8s", "left"); break;

???????? case 1:printf("%-8s", "center"); break;

???????? case 2:printf("%-8s", "right"); break;

???????? default:printf("%-8s", " ");

???? }

???? printf("%3s %3s %3s\n", font.font_s.boldface ? "on" : "off", font.font_s.italic ? "on" : "off", font.font_s.underline ? "on" : "off");

}

void font_setting2(void) //使用unsigned long類型和按位運算符管理字體信息

{

???? unsigned long l = 0;

???? int scan_success;

???? unsigned long value;

???? show_long(l);

???? for (char ch; puts("f)change font\ts)change size\ta)change alignment\nb)toggle bold\ti)toggle italic\tu)toggle underline\nq)quit"), (ch=tolower(getchar()))!='q'; )

???? {

???????? if (ch != '\n')

???????? while (getchar() != '\n')

???????? continue;

???????? switch (ch)

???????? {

???????????? case 'f':

???????????????? printf("Enter font id(0-255):");

???????????????? scan_success = scanf_s("%lu", &value);

???????????????? while (getchar() != '\n')

???????????????????? continue;

???????????????? if (scan_success == 1 && value >= 0 && value <= 255)

???????????????? {

???????????????????? l = (l & (~255L)) | value;

???????????????????? break;

???????????????? }

???????????????? else

???????????????? {

???????????????????? puts("font id from 0 to 255.");

???????????????????? continue;

???????????????? }

???????????? case 's':

???????????????? printf("Enter font size(0-127):");

???????????????? scan_success = scanf_s("%lu", &value);

???????????????? while (getchar() != '\n')

???????????????????? continue;

???????????????? if (scan_success == 1 && value >= 0 && value <= 127)

???????????????? {

???????????????????? l = (l & (~(127L << 8))) | (value << 8);

???????????????????? break;

???????????????? }

???????????????? else

???????????????? {

???????????????????? puts("font id from 0 to 127.");

???????????????????? continue;

???????????????? }

???????????? case 'a':

???????????????? puts("Select alignment:\n1)left\t2)center\t3)right");

???????????????? scan_success = scanf_s("%lu", &value);

???????????????? while (getchar() != '\n')

???????????????? ???? continue;

???????????????? if (scan_success == 1 && value >= 1 && value <= 3)

???????????????? {

???????????????????? l = (l&(~(3L<<(8+7)))) | ((--value) << (8 + 7));

???????????????????? break;

???????????????? }

???????????????? else

???????????????? {

???????????????????? puts("font id from 1 to 3.");

???????????????????? continue;

???????????????? }

???????????? case 'b':

???????????????? l ^= 1L << (8 + 7 + 2);

???????????????? break;

???????????? case 'i':

???????????????? l ^= 1L << (8 + 7 + 2 + 1);

???????????????? break;

???????????? case 'u':l ^= 1L << (8 + 7 + 2 + 1 + 1); break;

???????????? default:

???????????????? puts("Invalid input. Enter f/s/a/b/i/u/q");

???????????????? continue;

???????? }

???????? show_long(l);

???? }

}

void show_long(unsigned long l)

{

???? puts(" ID SIZE ALIGNMENT? B? ?I? ?U");

???? printf("%3lu %4lu? ?", l & 255L, (l >> 8) & 127L);

???? switch (l&3L<<(8+7))

???? {

???????? case 0L << (8 + 7) : printf("%-8s", "left"); break;

???????? case 1L << (8 + 7) :printf("%-8s", "center"); break;

???????? case 2L << (8 + 7) :printf("%-8s", "right"); break;

???????? default:printf("%-8s", " ");

???? }

???? printf("%3s %3s %3s\n", l & (1L << (8 + 7 + 2)) ? "on" : "off", l & (1L << (8 + 7 + 2 + 1)) ? "on" : "off", l & (1L << (8 + 7 + 2 + 1 + 1)) ? "on" : "off");

}

void swap1(int* p1, int* p2)

{

???? int temp1 = *p1 ^ *p2; //按位異或前后兩個運算對象順序無所謂，根據(jù)異或的用法（1^切換位，0^保留位）這里暫且看作根據(jù)*p1的二進制值對*p2進行切換，使*p1中為1的位對應的*p2中的位切換，保留*p1中為0的位對應的*p2中的位的值

???? int i1 = temp1 ^ *p2; //temp1中有部分位和*p2相同（在*p1中為0的位），其他位相反（在*p1中為1的位），相同的位^異或的結果為0，相反的位異或的結果為1，所以運算的結果i1==*p1

???? int i2 = *p1 ^ temp1; //temp1為根據(jù)*p1的位值對*p2的位進行切換的結果，再次根據(jù)*p1的位值對切換過的結果進行切換，會將之前切換過的位又切回來，而保留的位依舊保留，所以兩次切換的結果i2==*p2

???? //結論：a^b的值再^a得到b，a^b的值再^b得到a

???? *p1 = *p1 ^ *p2; //將*p1變成中間值（即a^b）

???? *p2 = *p1 ^ *p2; //將中間值^*p2，使*p2的值為最初*p1的原值（即(a^b)^b=a）

???? *p1 = *p1 ^ *p2; //將中間值^原*p1的值，使*p1的值為原*p2的值（即 (a^b)^((a^b)^b)=b ）

????//沒有創(chuàng)建臨時變量完成交換

}