位的高阶运算

1.概念

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。在一个实际程序中，您可以使用一般的形式的整数变量或常量。例如不适用00011001的形式，而写为25或者031或者0x19.在我们的例子中，我们将使用8位数字，从左到右，每位的编号是7到0。

2.位逻辑运算符

4个位运算符用于整型数据，包括char.将这些位运算符成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。

2.1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

假设a是一个unsigned char，已赋值为2.在二进制中，2是00000010.于是-a的值为11111101或者253。请注意该运算符不会改变a的值，a仍为2。

unsigned char a = 2;   //00000010 unsigned char b = ~a;  //11111101 printf("ret = %d\n", a); //ret = 2 printf("ret = %d\n", b); //ret = 253

2.2位与（AND）: &

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

 

2.3位或（OR）: |

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)

C也有组合位或-赋值运算符： |=

val |= 0377 val = val | 0377

2.4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有一个是1(但不是都是1)，那么结果是1.如果都是0或者都是1，则结果位0.

(10010011)   ^ (00111101)   = (10101110)

C也有一个组合的位异或-赋值运算符： ^=

val ^= 0377 val = val ^ 0377

​​​​​​​2.5用法

1打开位（|）置一

已知：10011010：

• 将位2打开

        flag |  10011010

(10011010) |(00000100) =(10011110)

• 将所有位打开。

        flag | ~flag

(10011010) |(01100101) =(11111111)

2 关闭位（&）置零

          flag & ~flag

(10011010) &(01100101) =(00000000)

3 转置位（^）取反

 转置(toggling)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。您可以使用位异或运算符来转置。其思想是如果b是一个位(1或0)，那么如果b为1则b^1为0，如果b为0，则1^b为1。无论b的值是0还是1,0^b为b.

                flag ^ 0xff

(10010011) ^(11111111) =(01101100)

4 交换两个数不需要临时变量

//a ^ b = temp; //a ^ temp = b; //b ^ temp = a  (10010011) ^(00100110) =(10110101)  (10110101) ^(00100110)   10010011      int a = 10;   int b = 30;

 5判断奇偶（&）

3.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。

3.1 左移 <<

左移运算符<<将其左侧操作数的值的每位向左移动，移动的位数由其右侧操作数指定。空出来的位用0填充，并且丢弃移出左侧操作数末端的位。在下面例子中，每位向左移动两个位置。

(10001010) << 2 (00101000)

该操作将产生一个新位置，但是不改变其操作数。

1 << 1 = 2; 2 << 1 = 4; 4 << 1 = 8; 8 << 2 = 32

左移一位相当于原值*2.

3.2 右移 >>

右移运算符>>将其左侧的操作数的值每位向右移动，移动的位数由其右侧的操作数指定。丢弃移出左侧操作数有段的位。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，看编译器 //无符号值 (10001010) >> 2 (00100010)    //所有系统上的结果值

3.3 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，负数的话看编译器