第二部分—C语言提高篇_5. 位运算

可以使用C对变量中的个别位进行操作。您可能对人们想这样做的原因感到奇怪。这种能力有时确实是必须的，或者至少是有用的。C提供位的逻辑运算符和移位运算符。在以下例子中，我们将使用二进制计数法写出值，以便您可以了解对位发生的操作。

5.1位逻辑运算符

4个位运算符用于整型数据，包括char。将这些位运算符称为位运算的原因是它们对每位进行操作，而不影响左右两侧的位。请不要将这些运算符与常规的逻辑运算符(&& 、||和!)相混淆，常规的位的逻辑运算符对整个值进行操作。

5.1.1按位取反 ~

 一元运算符~将每个1变为0，将每个0变为1，如下面的例子：

~(10011010)

    01100101

5.1.2​​​​​​​ 按位与 &

二进制运算符&通过对两个操作数逐位进行比较产生一个新值。对于每个位，只有两个操作数的对应位都是1时结果才为1。

     (10010011) 

 &  (00111101) 

 =  (00010001)

C也有一个组合的位与-赋值运算符：&=。下面两个将产生相同的结果：

val &= 0377

val = val & 0377

 

5.1.​​​​​​3 按位或 |

二进制运算符|通过对两个操作数逐位进行比较产生一个新值。对于每个位，如果其中任意操作数中对应的位为1，那么结果位就为1.

     (10010011)

  |  (00111101)

  = (10111111)

5.1.​​​​​​4 按位异或 ^

二进制运算符^对两个操作数逐位进行比较。对于每个位，如果操作数中的对应位不同，那么结果是1.如果都是0或者都是1，则结果位0.

     (10010011)

  ^ (00111101)

  = (10101110)

​​​​​​​5.1.​​​​​​5用法

5.1.5.1 打开位

1. 将位2打开

  (10011010)

| (00000100)

=(10011110)

      2.将所有位打开

  (10011010)

| (01100101)

=(11111111)

5.1.5.2 关闭位

   (10011010)

&(01100101)

= (00000000)

5.1.5.3 转置位

转置一个位表示如果该位打开，则关闭该位；如果该位关闭，则打开。

  (10010011)

^(11111111)

=(01101100)

5.1.5.4 交换两个数不需要临时变量

a ^ b = temp;

a ^ temp = b;

b ^ temp = a

5.2 移位运算符

现在让我们了解一下C的移位运算符。移位运算符将位向左或向右移动。同样，我们仍将明确地使用二进制形式来说明该机制的工作原理。

5.2.1 左移 <<

左移运算符<<将其值的每位向左移动。空出来的位用0填充，并且丢弃移出末端的位。

(10001010) << 2

(00101000)

左移一位相当于原值*2.

1 << 1 = 2;

2 << 1 = 4;

4 << 1 = 8;

8 << 2 = 32

5.2.2 右移 >>

右移运算符>>将其值每位向右移动。并且丢弃移出末端的位。对于unsigned类型，使用0填充左端空出的位。对于有符号类型，结果依赖于机器。空出的位可能用0填充，或者使用符号(最左端)位的副本填充。

//有符号值

(10001010) >> 2

(00100010)     //在某些系统上的结果值

(10001010) >> 2

(11100010)     //在另一些系统上的结果

//无符号值

(10001010) >> 2

(00100010)    //所有系统上的结果值

5.2.3 用法：移位运算符

移位运算符能够提供快捷、高效（依赖于硬件）对2的幂的乘法和除法。

number << n	number乘以2的n次幂
number >> n	如果number非负，则用number除以2的n次幂