c 语言的位运算符复习

转载和修正，原文连接：http://www.cnblogs.com/911/archive/2008/05/20/1203477.html

位运算是指按二进制进行的运算。在系统软件中，常常需要处理二进制位的问题。

C语言提供了6个位操作运算符。

这些运算符只能用于整型操作数，即只能用于带符号或无符号的char,short,int与long类型。

C语言提供的位运算符列表：
运算符    含义       描述
&         按位与      如果两个相应的二进制位都为1，则该位的结果值为1，否则为0（一假则假）
|          按位或      两个相应的二进制位中只要有一个为1，该位的结果值为1（一真则真）
^         按位异或   若参加运算的两个二进制位值相同则为0，否则为1（相异为真）
~         取反         ~是一元运算符，用来对一个二进制数按位取反，即将0变1，将1变0
<<       左移         用来将一个数的各二进制位全部左移N位，右补0
>>       右移         将一个数的各二进制位右移N位，移到右端的低位被舍弃，对于无符号数，高位补0

1、“按位与”运算符（&）

参加运算的两个数据，按二进制位进行“与”运算。如果两个相应的二进制位都为１，则该位的结果值为1；否则为0。这里的1可以理解为逻辑中的true,0可以理解为逻辑中的false。按位与其实与逻辑上“与”的运算规则一致。逻辑上的“与”，要求运算数全真，结果才为真。

例如：3&5

3的二进制编码是11(2)。（为了区分十进制和其他进制，本文规定，凡是非十进制的数据均在数据后面加上括号，括号中注明其进制，二进制则标记为2）

内存储存数据的基本单位是字节（Byte），一个字节由8个位（bit)所组成。位是用以描述电脑数据量的最小单位。二进制系统中，每个0或1就是一个位。将11（2）补足成一个字节，则是00000011（2）。

5的二进制编码是101（2），将其补足成一个字节，则是00000101（2）

按位与运算：
  00000011(2)
&00000101(2)
  00000001(2)
由此可知3&5=1

#include <stdio.h>
main()
{
 int a=3;
 int b = 5;
 printf("%d",a&b);
}

按位与的用途：
（1）清零
若想对一个存储单元清零，即使其全部二进制位为0，只要找一个二进制数，其中各个位符合以下条件：

原来的数中为1的位，新数中相应位为0。然后使二者进行&运算，即可达到清零目的。

例：原数为43，即00101011（2），另找一个数，设它为148，即10010100（2），将两者按位与运算：
  00101011（2）
&10010100（2）
  00000000（2）

#include <stdio.h>
main()
{
 int a=43;
 int b = 148;
 printf("%d",a&b);
}

（2）取一个数中某些指定位
若有一个整数a(2byte),想要取其中的低字节，只需要将a与8个1按位与即可。
a 00101100 10101100
b 00000000 11111111
c 00000000 10101100

（3）保留指定位：
与一个数进行“按位与”运算，此数在该位取1.
例如：有一数84，即01010100（2），想把其中从左边算起的第3，4，5，7，8位保留下来，运算如下：
  01010100(2)
&00111011(2)
  00010000(2)
即：a=84,b=59
     c=a&b=16

#include <stdio.h>
main()
{
 int a=84;
 int b = 59;
 printf("%d",a&b);
}

 

2、“按位或”运算符（|）
两个相应的二进制位中只要有一个为1，该位的结果值为1。借用逻辑学中或运算的话来说就是，一真为真。

应用：按位或运算常用来对一个数据的某些位定值为1。

例如：如果想使一个数a的低4位改为1，则只需要

将a与17（8）进行按位或运算即可。

 

3、“异或”运算符（^）
若参加运算的两个二进制位值相同则为0，否则为1
即0∧0=0，0∧1=1，1∧0=1， 1∧1=0
应用：
（1）使特定位翻转
设有数01111010（2），想使其低4位翻转，即1变0，0变1.可以将其与00001111（2）进行“异或”运算，

即：
  01111010
^00001111
  01110101
运算结果的低４位正好是原数低４位的翻转。可见，要使哪几位翻转就将与其进行∧运算的该几位置为１即可。

(２)与0相“异或”，保留原值
例如：012^00=012
         00001010
       ^00000000
         00001010
因为原数中的1与0进行异或运算得1，0^0得0，故保留原数。

(３) 交换两个值，不用临时变量
例如：ａ＝３，即11（2）；ｂ＝４，即100（2）。
想将ａ和ｂ的值互换，可以用以下赋值语句实现：
    ａ＝a∧b;
    ｂ＝b∧a;
    ａ＝a∧b;

ａ＝011(2)（∧）ｂ＝100(2)
ａ＝111(2)（a∧b的结果，a已变成７）（∧）ｂ＝100(2)
ｂ＝011(2)（b∧a的结果，b已变成３）（∧）ａ＝111(2)

ａ＝100（2）（a∧b的结果，a已变成４）
等效于以下两步：
    ① 执行前两个赋值语句：“ａ＝ａ∧ｂ；”和“ｂ＝ｂ∧ａ；”相当于b=b∧(a∧b)。
    ② 再执行第三个赋值语句： ａ＝ａ∧ｂ。由于a的值等于（ａ∧ｂ），b的值等于（ｂ∧ａ∧ｂ），

因此，相当于a=ａ∧ｂ∧ｂ∧ａ∧ｂ，即a的值等于ａ∧ａ∧ｂ∧ｂ∧ｂ，等于ｂ。不推荐这样写，也不推荐在项目中使用！

C 语言的一条语句中，最好是，一个变量的值只允许改变一次，像x = x++ 这种代码都是未定义行为。在C语言里没有哪条规则保证以上写法是永远正确的。
另外，用异或交换变量既不会加快运行速度（反而更慢，六读三写加三次异或），也不会节省空间（中间变量tmp 通常会用寄存器，而不是内存空间存储）。

这个技巧的意义完全在于应付变态的面试，知道就行了，绝对不要放在产品代码中。如果a和b的值相同，异或交换就会使a和b的值都为0，在程序中会是极大的隐患，所以说这只是“面试技巧”。

4、“取反”运算符（~）
一元运算符，用于求整数的二进制反码，即分别将操作数各二进制位上的1变为0，0变为1。

5、左移运算符（<<）
左移运算符是用来将一个数的各二进制位左移若干位，移动的位数由右操作数指定（右操作数必须是非负值），其右边空出的位用0填补，高位左移溢出则舍弃该高位。

 

左移1位相当于该数乘以2，左移2位相当于该数乘以2*2＝4,15＜＜2=60，即乘了４。但此结论只适用于该数左移时被溢出舍弃的高位中不包含1的情况。

假设以一个字节（８位）存一个整数，若ａ为无符号整型变量，则ａ＝64时，左移一位时溢出的是0，而左移2位时，溢出的高位中包含1。

 

6、右移运算符（>>）
右移运算符是用来将一个数的各二进制位右移若干位，移动的位数由右操作数指定（右操作数必须是非负值），移到右端的低位被舍弃，对于无符号数，高位补0。对于有符号数，某些机器将对左边空出的部分用符号位填补（即“算术移位”），而另一些机器则对左边空出的部分用0填补（即“逻辑移位”）。

注意：

对无符号数,右移时左边高位移入0；

对于有符号的值,如果原来符号位为0(该数为正),则左边也是移入0。如果符号位原来为1(即负数),则左边移入0还是1,要取决于所用的计算机系统。有的系统移入0,有的

系统移入1。移入0的称为“逻辑移位”,即简单移位；移入1的称为“算术移位”。 

右移运算相当于除以2

 

7、位运算赋值运算符

位运算符与赋值运算符可以组成复合赋值运算符。
   例如: &=, |=, >>=, <<=, ∧=
   例：  a & = b相当于 a = a & b
           a << =2相当于a = a << 2

 

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