Considerando o importante trabalho com os bits para a programação de sistemas embarcados com microcontroladores, implemente em linguagem C as MACROS para set_bit, clear_bit, toggle_bit e test_bit usando a diretiva #define.
Passo 1
Vamos entender o que a questão está pedindo. Precisamos criar quatro MACROS em linguagem C para manipular bits:
set_bit
, clear_bit
, toggle_bit
e test_bit
. Para isso, vamos usar a diretiva #define
. Essas operações são essenciais na programação de sistemas embarcados e microcontroladores, onde controlar bits específicos é muito comum.Passo 2
Antes de mais nada, vamos relembrar o que são bits. Um bit é a menor unidade de informação em computação, podendo ser 0 ou 1. Manipular bits significa alterar, verificar ou inverter esses valores em posições específicas dentro de uma variável.
Passo 3
Vamos começar pela macro
set_bit
, que serve para definir um bit específico como 1. Para isso, usamos a operação OR bitwise (|
). A ideia é criar uma máscara que tenha 1 na posição do bit que queremos alterar e 0 nas demais. Isso é feito deslocando o número 1 para a posição desejada usando o operador de deslocamento à esquerda (<<
).Por exemplo, para definir o bit 3:
x |= (1 << 3);
Aqui,
1 << 3
cria a máscara 00001000
(se considerarmos 8 bits), e o operador |=
aplica essa máscara a x
.Passo 4
Agora, vamos transformar isso em uma MACRO utilizando
#define
:#define SET_BIT(x, n) ((x) |= (1U << (n)))
Explicando:
x
é a variável cujo bit queremos alterar.n
é a posição do bit.1U
garante que estamos usando um número não assinado.
Passo 5
Em seguida, temos a macro
clear_bit
, que define um bit específico como 0. Para isso, usamos a operação AND bitwise (&
) com a negação da máscara.Por exemplo, para limpar o bit 3:
x &= ~(1 << 3);
Aqui,
~(1 << 3)
cria a máscara 11110111
, que limpa o bit 3 quando usada com &
.Passo 6
Transformando isso em uma macro:
#define CLEAR_BIT(x, n) ((x) &= ~(1U << (n)))
Explicação similar à anterior, mas agora estamos “limpando” o bit.
Passo 7
A próxima macro é
toggle_bit
, que inverte o valor de um bit específico. Se o bit for 0, vira 1, e se for 1, vira 0. Usamos a operação XOR bitwise (^
) para isso.Por exemplo, para alternar o bit 3:
x ^= (1 << 3);
Aqui,
1 << 3
cria a máscara, e ^=
aplica a operação de inversão.Passo 8
Transformando isso em uma macro:
#define TOGGLE_BIT(x, n) ((x) ^= (1U << (n)))
Essa macro facilita a inversão do bit desejado.
Passo 9
Por último, temos a macro
test_bit
, que verifica se um bit específico está definido (1) ou não (0). Para isso, usamos a operação AND bitwise (&
) e comparamos o resultado com zero.Por exemplo, para testar o bit 3:
((x) & (1 << 3)) != 0
Se o resultado for diferente de zero, o bit está definido.
Passo 10
Transformando isso em uma macro:
#define TEST_BIT(x, n) (((x) & (1U << (n))) != 0)
Essa macro retorna um valor booleano indicando se o bit está setado ou não.
Resposta
#define SET_BIT(x, n) ((x) |= (1U << (n)))
#define CLEAR_BIT(x, n) ((x) &= ~(1U << (n)))
#define TOGGLE_BIT(x, n) ((x) ^= (1U << (n)))
#define TEST_BIT(x, n) (((x) & (1U << (n))) != 0)