C语言 位操作

c语言位操作中需要注意有：

1. 位操作只针对整型和字符型数据

2. 在右移操作中：对无符号数和有符号中的正数补 0；符号数中的负数，取决于所使用的系统：补 0 的称为“逻辑右移”，补 1 的称为“算术右移”。

循环移位的概念：

循环移位就是把从左边移出去的，补到右边去，或者从右边移出去的补到左边去，例如1000 0001循环右移以为得到：1100 0000，循环左移一位得到0000 0011

掩码的概念：

掩码就是掩盖住你不想让它出现的部分，例如在网络中的子网掩码，就是将网络中的子网内部IP划分屏蔽掉，例如需要判断两个IP是不是同一个网段的，就把它们分别和本网断的子网掩码换算成二进制，按位相与，得到要是同一个值就证明两个是同一个网段的。

生成掩码的三种方式和整数转化成二进制：

#include <stdio.h>
#pragma warning (disable:4996)

void itobs(int var);
void mask1(int *mask);
void mask2(int *mask);
void mask3(int *mask);

int main(void)
{
    int mask = 0;
    mask1(&mask);
    mask = 0;
    mask2(&mask);
    mask = 0;
    mask3(&mask);

    return 0;
}
void mask1(int *mask)
{
    *mask = (1 << 3) | (1 << 2) | (1 << 1) | (1 << 0);
    //这样可以生成前面28个0，后面四个1的一个掩码
    itobs(*mask);
    printf("\n");

}
void mask2(int *mask)
{
    int n = 4;//表示要生成连续四个1的掩码，和mask1()方法结果一样
    while (n--){
        *mask |= 1 << n;
    }
    itobs(*mask);
    printf("\n");
}
void mask3(int *mask)
{
    int i = 0;
    for (i = 6; i > 2; i--){//可以用来生成固定位置是1的掩码
        *mask |= 1 << i;
    }
    itobs(*mask);
    printf("\n");
}
//利用位运算将整数转化为二进制表示
void itobs(int var)
{
    int i = 32;//整数在内存中占4个字节，也就是32位
    /*每次生成一个只有一位是1，其他位置是0的掩码和目标数按位与，
    就可以得到目标数的这个位置是0还是1,然后输出0或1就是目标数对应的二进制表示
    */
    while (i--){
        if (var & 1 << i)
            printf("%d", 1);
        else
            printf("%d", 0);
        if (i % 8 == 0)//每八个分割显示，看起来比较好
            printf(" ");
    }
}

循环移位操作:

#include <stdio.h>
void circleMove(int *pdata, int n);
void itobs(int var);
int main(void)
{
    int data=7;
//    printf("请输入一个数字：\n");
//    scanf("%d",&data);
    itobs(data);
    printf("\n");
    //将7循环右移两位
    circleMove(&data,  -2);
    itobs(data);

    return 0;
}
//循环移位，当n>0的时候，当n<0的时候右移
//循环移位，就是把按理说移出去的那些补到另一头
void circleMove(int *pdata, int n)
{
    unsigned int data=*pdata;//使用unsigned处理，则发生右移后空出来的位置是统一补0的
    int temp=0;
    if(n>0)
        temp=n;
    else
        temp=-n;
    int mask=0;//掩码，被移调多少位，就要生成几位是1的掩码
    //这个while循环用来生成掩码
    while(temp--)
        mask |=1<<temp;
    if(n>0){//左移
        data = data<<n | (data>>(sizeof(data)*8-n)&mask);
        //前半部分处理左移，后半部分将本该移出去的先右移，用掩码保存起来，然后前后或就的到循环移位的数
    }
    else if(n<0){//右移
        temp=-n;
        data = data>>temp | ((mask&data)<<(sizeof(data)*8-temp));
    }
    *pdata=data;
}
void itobs(int var)
{
    int i=32;
    while(i--){
        if(var&1<<i)
            printf("%d",1);
        else
            printf("%d",0);
        if(i%8==0)
            printf(" ");
    }

}

利用位运算实现两个数交换值，不引入第三方变量和判断一个数是不是2的幂，也可以直接简单的使用加法，例如：

a=5,b=3;    a=a+b;    b=a-b;    a=a-b;但是着用方法存在溢出的危险，所以使用下列方法比较好

#include <stdio.h>
void swap(int *a, int *b);
void judgePower(int *num);
int main(void)
{
    int a=5,b=3;
    swap(&a,&b);
    printf("a=%d b=%d\n",a,b);

    int num=0;
    scanf("%d",&num);
    judgePower(&num);

    return 0;
}
//用按位异或交换两个数的值，值针对整型和字符型
void swap(int *a, int *b)
{
    *a =*a^*b;
    *b =*a^*b;
    *a =*a^*b;
}
//判断一个数是不是2的幂
void judgePower(int *num)
{
    /*
        原理：例如8的二进制表示是1000，它是2的幂，8-1=7=0111
        （1000）&（0111）=0所以，8是2的幂
    */
    if((*num)&(*num-1))
        printf("no");
    else
        printf("yes");
}

字符文件的 单个字符密钥异或加密、字符串密钥异或加密、循环移位加密：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#pragma warning(disable:4996)
void encrpty(char *secret, char key);//密钥为单个字符时的异或加密方法
void de_encrpty(char *secret, char key);//密钥为单个字符时的异或解密方法
void encrptyStr(char *secret, char *key);//密钥为字符串时的异或加密方法
void de_encrptyStr(char *secret, char *key);//密钥为字符串时的异或解密方法
void encode(char *secret);//对字符串进行循环移位加密
void decode(char *secret);//对字符串进行循环移位解密
int main(void)
{
    char source[100] = { 0 };
    printf("请输入需要加密的字符：\n");
    gets(source);
    //密钥为单个字符时的异或加密方法
    encrpty(source, 'o');
    printf("\n密钥为单个字符时加密后：\n%s\n", source);
    //密钥为单个字符时解密
    de_encrpty(source, 'o');
    printf("\n密钥为单个字符时解密后：\n%s\n", source);
    //密钥为字符串时加密，此处内置使用“love”字符串加密
    encrptyStr(source, "love");
    printf("\n密钥为字符串时加密后：\n%s\n", source);
    //密钥为字符串时解密
    de_encrptyStr(source, "love");
    printf("\n密钥为字符串时解密后：\n%s\n", source);
    //进行循环移位加密后
    encode(source);
    printf("\n进行循环移位加密后：\n%s\n", source);
    //进行循环移位解密后
    decode(source);
    printf("\n进行循环移位解密后：\n%s\n", source);
    return 0;
}
//秘钥是单个字符的加密方法
void encrpty(char *secret, char key)
{
    while (*secret)
    {
        if (*secret == key)
            /*当字符串中字符和密钥相同时跳过，避免数据截断
              由于相同字符异或结果为0，放在字符串中就结束了字符串
            */
            secret++;
        else{
            *secret ^= key;//与密钥异或
            secret++;
        }
    }
}
void de_encrpty(char *secret, char key)
{
    while (*secret)
    {
        if (*secret == key)
            secret++;
        else{
            *secret ^= key;//用异或来加密，自然用异或解密
            secret++;
        }
    }
}
//密钥是一个字符串的加密方法
void encrptyStr(char *secret, char *key)
{
    int klen = strlen(key);//密钥的长度
    int i = 0;//访问密钥的循环变量
    while (*secret != '\0')
    {
        if (*secret == key[i]){//若字符和密钥相同，则跳过，避免数据截断
            secret++;
            i++;
        }
        else{
            *secret ^= key[i];
            secret++;//向后推移目标串
            i++;//向后推移密钥串
        }
        if (i%klen == 0)//当密钥串遍历到头时，就把访问变量重置为0，从第一位重新开始
            i = 0;
    }
}
//密钥是一个字符串的解密方法，原理同加密
void de_encrptyStr(char *secret, char *key)
{
    int klen = strlen(key);
    int i = 0;
    while (*secret)
    {
        if (*secret == key[i]){
            secret++;
            i++;
        }
        else{
            *secret ^= key[i];
            secret++;
            i++;
        }
        if (i%klen == 0)
            i = 0;
    }
}
/*对字符串进行循环移位加密，这个不需要秘钥
原理是对每一个字符进行循环移位加密，例如字符的二进制形式是1000 0001，
则向右循环移位一位时的得到的结果是1100 0000
*/
void encode(char *secret)
{
    unsigned char temp = 0;
    while (*secret)
    {
        temp = *secret;
        temp = (temp & 1) << 7 | temp >> 1;
        //这里使用向右循环移动一位的方式，也可以是别的位数
        *secret = temp;
        secret++;
    }
}
//对字符串进行循环移位加密,是加密的逆过程
void decode(char *secret)
{
    unsigned char temp = 0;
    while (*secret)
    {
        temp = *secret;
        temp = (temp&(1 << 7)) >> 7 | temp << 1;
        *secret = temp;
        secret++;
    }
}