位运算符

基本的位运算符

&	按位与，规则：若两个相应额二进制位都为1，则该位的结果为1，否则为0
|	按位或，规则：两个相应的二进制位中只要有一个为1，则该位的结果为1，否则为0
^	按位异或，规则：若两个二进制位相同，则结果为0，不同则为1
~	按位求反，规则：安慰取反，即0变1，1变0
<<	左移
>>	右移

注意：

位运算符中除“~”以外，均为双目运算符，即要求两侧各有一个运算量。

运算量只能是整型或字符型数据。 

在一定的取值范围内，将一个整数左移1位相当于乘以2。当然，如果左移改变了符号位，或者最高位是1被移出去了，那么结果肯定不是乘以2了，所以说“在一定的取值范围内”。计算机做移位比做乘法快得多，编译器可以利用这一点做优化。 

当操作数是无符号数时，右移运算的规则和左移类似。在一定的取值范围内，将一个整数右移1位相当于除以2，小数部分截掉。和左移类似，移动的位数也必须小于左操作数的总位数，否则结果是Undefined的。 

当操作数是有符号数时，右移运算的规则比较复杂： 

如果是正数，那么高位移入0。 

如果是负数，那么高位移入1还是0不一定，这是Implementation-defined的。 

由于类型转换和移位等问题，使用有符号数做位运算是很不方便的，所以， 建议只对无符号数做位运算，以减少出错的可能。 

掩码

 

如果要对一个整数中的某些位进行操作，可以用掩码（Mask）实现。比如掩码0x0000ff00表示对一个32位整数的8~15位进行操作：

 

(1)取出8~15位：

unsigned int a, b, mask = 0x0000ff00;
a = 0x12345678;
b = (a & mask) >> 8; /* 0x00000056 */

这样也可以达到同样的效果：

 

b = (a >> 8) & ~(~0 << 8);

 

(2)将8~15位清0：

 

unsigned int a, b, mask = 0x0000ff00;
a = 0x12345678;
b = a & ~mask; /* 0x12340078 */

 

(3)将8~15位置1:

 

unsigned int a, b, mask = 0x0000ff00;
a = 0x12345678;
b = a | mask; /* 0x1234ff78 */

异或运算的一些特性

1、一个数和自己做异或的结果是0。如果需要一个常数0， x86平台的编译器可能会生成这样的指令： xorl %eax, %eax。不管eax寄存器里的值原来是多少，做异或运算都能得到0，这条指令比同样效果的movl $0, %eax指令快。

2、从异或的真值表可以看出，不管是0还是1，和0做异或值不变，和1做异或得到原值的相反值。可以利用这个特性配合掩码实现某些位的翻转，例如：

unsigned int a, b, mask = 1 << 6;
a = 0x12345678;
b = a ^ mask; /* flip the 6th bit */

3、如果a1 ^ a2 ^ a3 ^ ... ^ an的结果是1，则表示a1、2、a3...an之中1的个数为奇数个，否则为偶数个。这条性质可用于奇偶校验（ Parity Check），比如在串口通信过程中，每个字节的数据都计算一个校验位，数据和校验位一起发送出去，这样接收方可以根据校验位粗略地判断接收到的数据是否有误。

4、 x ^ x ^ y == y，因为x ^ x == 0， 0 ^ y == y。这个性质有什么用呢？我们来看这样一个问题：交换两个变量的值，不得借助于额外的存储空间，所以就不能采用temp = a; a = b; b =temp;的办法了。利用位运算可以这样做交换：

a = a ^ b;
b = b ^ a;
a = a ^ b;

分析一下这个过程。为了避免混淆，把a和b的初值分别记为a0和b0。第一行， a = a0 ^ b0；第二行，把a的新值代入，得到b = b0 ^ a0 ^ b0，等号右边的b0相当于上面公式中的x， a0相当于y，所以结果为a0；第三行，把a和b的新值代入，得到a = a0 ^ b0 ^ a0，结果为b0。