C語言位運(yùn)算(上)

位運(yùn)算是指按二進(jìn)制進(jìn)行的運(yùn)算竹挡。在系統(tǒng)軟件中四濒,常常需要處理二進(jìn)制位的問題船侧。C語言提供了6個(gè)位操作運(yùn)算符欠气。這些運(yùn)算符只能用于整型操作數(shù),即只能用于帶符號(hào)或無符號(hào)的char,short,int與long類型镜撩。

C語言提供的位運(yùn)算符列表:

  1. & 按位與 如果兩個(gè)相應(yīng)的二進(jìn)制位都為1预柒,則該位的結(jié)果值為1队塘,否則為0
  2. | 按位或 兩個(gè)相應(yīng)的二進(jìn)制位中只要有一個(gè)為1,該位的結(jié)果值為1
  3. ^ 按位異或 若參加運(yùn)算的兩個(gè)二進(jìn)制位值相同則為0宜鸯,否則為1
  4. ~ 取反 ~是一元運(yùn)算符憔古,用來對(duì)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)按位取反,即將0變1淋袖,將1變0
  5. << 左移 用來將一個(gè)數(shù)的各二進(jìn)制位全部左移N位鸿市,右補(bǔ)0
  6. ‘ >> 右移 將一個(gè)數(shù)的各二進(jìn)制位右移N位,移到右端的低位被舍棄即碗,對(duì)于無符號(hào)數(shù)焰情,高位補(bǔ)0

1、“按位與”運(yùn)算符(&)

按位與是指:參加運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)據(jù)剥懒,按二進(jìn)制位進(jìn)行“與”運(yùn)算内舟。如果兩個(gè)相應(yīng)的二進(jìn)制位都為1,則該位的結(jié)果值為1初橘;否則為0验游。這里的1可以理解為邏輯中的true,0可以理解為邏輯中的false。按位與其實(shí)與邏輯上“與”的運(yùn)算規(guī)則一致保檐。邏輯上的“與”耕蝉,要求運(yùn)算數(shù)全真,結(jié)果才為真夜只。

若垒在,A=true,B=true,則A∩B=true 例如:3&5 3的二進(jìn)制編碼是11(2)。(為了區(qū)分十進(jìn)制和其他進(jìn)制盐肃,本文規(guī)定爪膊,凡是非十進(jìn)制的數(shù)據(jù)均在數(shù)據(jù)后面加上括號(hào),括號(hào)中注明其進(jìn)制砸王,二進(jìn)制則標(biāo)記為2)內(nèi)存儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的基本單位是字節(jié)(Byte)推盛,一個(gè)字節(jié)由8個(gè)位(bit)所組成。位是用以描述電腦數(shù)據(jù)量的最小單位谦铃。

二進(jìn)制系統(tǒng)中耘成,每個(gè)0或1就是一個(gè)位。將11(2)補(bǔ)足成一個(gè)字節(jié)驹闰,則是00000011(2)瘪菌。5的二進(jìn)制編碼是101(2),將其補(bǔ)足成一個(gè)字節(jié)嘹朗,則是00000101(2)
按位與運(yùn)算:

00000011(2)
&00000101(2)
 00000001(2)

由此可知3&5=1
c語言代碼:

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

按位與的用途:

(1)清零

若想對(duì)一個(gè)存儲(chǔ)單元清零师妙,即使其全部二進(jìn)制位為0,只要找一個(gè)二進(jìn)制數(shù)屹培,其中各個(gè)位符合一下條件:

原來的數(shù)中為1的位默穴,新數(shù)中相應(yīng)位為0怔檩。然后使二者進(jìn)行&運(yùn)算,即可達(dá)到清零目的蓄诽。
例:原數(shù)為43薛训,即00101011(2),另找一個(gè)數(shù)仑氛,設(shè)它為148乙埃,即10010100(2),將兩者按位與運(yùn)算:

00101011(2)
&10010100(2)
 00000000(2)

c語言源代碼:

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

(2)取一個(gè)數(shù)中某些指定位

若有一個(gè)整數(shù)a(2byte),想要取其中的低字節(jié)锯岖,只需要將a與8個(gè)1按位與即可介袜。

a 00101100 10101100
b 00000000 11111111
c 00000000 10101100

(3)保留指定位:

與一個(gè)數(shù)進(jìn)行“按位與”運(yùn)算,此數(shù)在該位取1.
例如:有一數(shù)84出吹,即01010100(2)米酬,想把其中從左邊算起的第3,4趋箩,5,7加派,8位保留下來叫确,運(yùn)算如下:

01010100(2)
&00111011(2)
 00010000(2)

即:a=84,b=59
c=a&b=16
c語言源代碼:

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

2、“按位或”運(yùn)算符(|)

兩個(gè)相應(yīng)的二進(jìn)制位中只要有一個(gè)為1芍锦,該位的結(jié)果值為1竹勉。借用邏輯學(xué)中或運(yùn)算的話來說就是,一真為真

娄琉。
例如:60(8)|17(8),將八進(jìn)制60與八進(jìn)制17進(jìn)行按位或運(yùn)算次乓。

00110000
|00001111
 00111111

c語言源代碼:

#include <stdio.h>
main()
{
 int a=060;
 int b = 017;
 printf("%d",a|b);
}

應(yīng)用:按位或運(yùn)算常用來對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)的某些位定值為1。例如:如果想使一個(gè)數(shù)a的低4位改為1孽水,則只需要將a與17(8)進(jìn)行按位或運(yùn)算即可票腰。

3、“異或”運(yùn)算符(^)

他的規(guī)則是:若參加運(yùn)算的兩個(gè)二進(jìn)制位值相同則為0女气,否則為1即0∧0=0杏慰,0∧1=1,1∧0=1炼鞠, 1∧1=0
例:

00111001 ∧ 00101010=  00010011

c語言源代碼:

#include <stdio.h>
main()
{
 int a=071;
 int b = 052;
 printf("%d",a^b);
}

應(yīng)用:

(1)使特定位翻轉(zhuǎn)

設(shè)有數(shù)01111010(2)缘滥,想使其低4位翻轉(zhuǎn),即1變0谒主,0變1.可以將其與00001111(2)進(jìn)行“異或”運(yùn)算朝扼,

即:

01111010
^00001111
 01110101

運(yùn)算結(jié)果的低4位正好是原數(shù)低4位的翻轉(zhuǎn)■希可見擎颖,要使哪幾位翻轉(zhuǎn)就將與其進(jìn)行∧運(yùn)算的該幾位置為1即可榛斯。

(2)與0相“異或”,保留原值

例如:012^00=012

00001010
^00000000
00001010

因?yàn)樵瓟?shù)中的1與0進(jìn)行異或運(yùn)算得1肠仪,0^0得0肖抱,故保留原數(shù)。

(3) 交換兩個(gè)值异旧,不用臨時(shí)變量

例如:a=3意述,即11(2);b=4吮蛹,即100(2)荤崇。

想將a和b的值互換,可以用以下賦值語句實(shí)現(xiàn):

a=a∧b;
b=b∧a;
a=a∧b;
a=011(2)
    (∧)b=100(2)
a=111(2)(a∧b的結(jié)果潮针,a已變成7)
    (∧)b=100(2)
b=011(2)(b∧a的結(jié)果术荤,b已變成3)
    (∧)a=111(2)

a=100(2)(a∧b的結(jié)果,a已變成4)

等效于以下兩步:

① 執(zhí)行前兩個(gè)賦值語句:“a=a∧b每篷;”和“b=b∧a瓣戚;”相當(dāng)于b=b∧(a∧b)。
② 再執(zhí)行第三個(gè)賦值語句: a=a∧b焦读。由于a的值等于(a∧b)子库,b的值等于(b∧a∧b),

因此矗晃,相當(dāng)于a=a∧b∧b∧a∧b仑嗅,即a的值等于a∧a∧b∧b∧b,等于b张症。
很神奇吧仓技!
c語言源代碼:

#include <stdio.h>
main()
{
 int a=3;
 int b = 4;
 a=a^b;
 b=b^a;
 a=a^b;
 printf("a=%d b=%d",a,b);
}

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