C语言 位运算详解及示例代码
所谓位运算,就是对一个比特(Bit)位进行操作。在《二进制思想以及数据的存储》一节中讲到,比特(Bit)是一个电子元器件,8个比特构成一个字节(Byte),它已经是粒度最小的可操作单元了。 C语言提供了六种位运算符:
按位与运算(&) 一个比特(Bit)位只有 0 和 1 两个取值,只有参与&运算的两个位都为 1 时,结果才为 1,否则为 0。例如1&1为 1,0&0为 0,1&0也为 0,这和逻辑运算符&&非常类似。 C语言中不能直接使用二进制,&两边的操作数可以是十进制、八进制、十六进制,它们在内存中最终都是以二进制形式存储,&就是对这些内存中的二进制位进行运算。其他的位运算符也是相同的道理。 例如,9 & 5可以转换成如下的运算: 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 (9 在内存中的存储) 也就是说,按位与运算会对参与运算的两个数的所有二进制位进行&运算,9 & 5的结果为 1。 又如,-9 & 5可以转换成如下的运算: 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 (-9 在内存中的存储) -9 & 5的结果是 5。 关于正数和负数在内存中的存储形式,我们已在VIP教程《整数在内存中是如何存储的》中进行了讲解。 再强调一遍,&是根据内存中的二进制位进行运算的,而不是数据的二进制形式;其他位运算符也一样。以-9&5为例,-9 的在内存中的存储和 -9 的二进制形式截然不同: 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 (-9 在内存中的存储) 按位与运算通常用来对某些位清 0,或者保留某些位。例如要把 n 的高 16 位清 0 ,保留低 16 位,可以进行n & 0XFFFF运算(0XFFFF 在内存中的存储形式为 0000 0000 -- 0000 0000 -- 1111 1111 -- 1111 1111)。 【实例】对上面的分析进行检验。 #include <stdio.h> int main(){ int n = 0X8FA6002D; printf("%d,%d,%Xn",9 & 5,-9 & 5,n & 0XFFFF); return 0; } 运行结果: 1,5,2D 按位或运算(|) 参与|运算的两个二进制位有一个为 1 时,结果就为 1,两个都为 0 时结果才为 0。例如1|1为1,0|0为0,1|0为1,这和逻辑运算中的||非常类似。 例如,9 | 5可以转换成如下的运算: 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 (9 在内存中的存储) 9 | 5的结果为 13。 又如,-9 | 5可以转换成如下的运算: 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 (-9 在内存中的存储) -9 | 5的结果是 -9。 按位或运算可以用来将某些位置 1,或者保留某些位。例如要把 n 的高 16 位置 1,保留低 16 位,可以进行n | 0XFFFF0000运算(0XFFFF0000 在内存中的存储形式为 1111 1111 -- 1111 1111 -- 0000 0000 -- 0000 0000)。 【实例】对上面的分析进行校验。 #include <stdio.h> int main(){ int n = 0X2D; printf("%d,9 | 5,-9 | 5,n | 0XFFFF0000); return 0; } 运行结果: 13,-9,FFFF002D 参与^运算两个二进制位不同时,结果为 1,相同时结果为 0。例如0^1为1,0^0为0,1^1为0。 例如,9 | 5可以转换成如下的运算: 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 (9 在内存中的存储) 9 | 5的结果为 12。 又如,-9 | 5可以转换成如下的运算: 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 (-9 在内存中的存储) -9 | 5的结果是 -14。 按位异或运算可以用来将某些二进制位反转。例如要把 n 的高 16 位反转,保留低 16 位,可以进行n ^ 0XFFFF0000运算(0XFFFF0000 在内存中的存储形式为 1111 1111 -- 1111 1111 -- 0000 0000 -- 0000 0000)。 【实例】对上面的分析进行校验。 #include <stdio.h> int main(){ unsigned n = 0X0A07002D; printf("%d,9 ^ 5,-9 ^ 5,n ^ 0XFFFF0000); return 0; } 运行结果: 12,-14,F5F8002D 取反运算(~) 取反运算符~为单目运算符,右结合性,作用是对参与运算的二进制位取反。例如~1为0,~0为1,这和逻辑运算中的!非常类似。。 例如,~9可以转换为如下的运算: ~ 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 (9 在内存中的存储) 所以~9的结果为 -10。 例如,~-9可以转换为如下的运算: ~ 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 (-9 在内存中的存储) 所以~-9的结果为 8。 【实例】对上面的分析进行校验。 #include <stdio.h> int main(){ printf("%d,%dn",~9,~-9 ); return 0; } 运行结果: -10,8 左移运算(<<) 左移运算符<<用来把操作数的各个二进制位全部左移若干位,高位丢弃,低位补0。 例如,9<<3可以转换为如下的运算: << 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 (9 在内存中的存储) 所以9<<3的结果为 72。 又如,(-9)<<3可以转换为如下的运算: << 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 (-9 在内存中的存储) 所以(-9)<<3的结果为 -72 如果数据较小,被丢弃的高位不包含 1,那么左移 n 位相当于乘以 2 的 n 次方。 【实例】对上面的结果进行校验。 #include <stdio.h> int main(){ printf("%d,9<<3,(-9)<<3 ); return 0; } 运行结果: 72,-72 右移运算(>>) 右移运算符>>用来把操作数的各个二进制位全部右移若干位,低位丢弃,高位补 0 或 1。如果数据的最高位是 0,那么就补 0;如果最高位是 1,那么就补 1。 例如,9>>3可以转换为如下的运算: >> 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 (9 在内存中的存储) 所以9>>3的结果为 1。 又如,(-9)>>3可以转换为如下的运算: >> 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 (-9 在内存中的存储) 所以(-9)>>3的结果为 -2 如果被丢弃的低位不包含 1,那么右移 n 位相当于除以 2 的 n 次方(但被移除的位中经常会包含 1)。 【实例】对上面的结果进行校验。 #include <stdio.h> int main(){ printf("%d,9>>3,(-9)>>3 ); return 0; } 运行结果: 1,-2 以上就是对 C语言位运算的知识整理,后续继续补充相关资料,谢谢大家对本站的支持! (编辑:李大同) 【声明】本站内容均来自网络,其相关言论仅代表作者个人观点,不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利,请及时与联系站长删除相关内容! |