C言語位運算

所謂位運算，就是對一個比特（Bit）位中止操做。在《二進制思維以及數據的存儲》一節中講到，比特（Bit）是一個電子元器件，8個比特組成一個字節（Byte），它曾經是粒度最小的可操做單位了。
C言語供給了六種位運算符：

運算符	&	|	^	~	<<	>>
闡明	按位與	按位或	按位異或	取反	左移	右移

按位與運算（&）

一個比特（Bit）位只要 0 和 1 兩個取值，只要介入&運算的兩個位都爲 1 時，後果才爲 1，否則爲 0。例如1&1爲 1，0&0爲 0，1&0也爲 0，這和邏輯運算符&&十分類似。
C言語中不克不及直接運用二進制，&雙方的操做數可因此十進制、八進制、十六進制，它們在內存中最終可能是以二進制方式存儲，&就是對這些內存中的二進制位中止運算。其餘的位運算符也是相反的事理。
例如，9 & 5能夠轉換成以下的運算：

    0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001  （9 在內存中的存儲）
& 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101  （5 在內存中的存儲）
-----------------------------------------------------------------------------------
    0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0001  （1 在內存中的存儲）

也就是說，按位與運算會對介入運算的兩個數的一切二進制位中止&運算，9 & 5的後果爲 1。
又如，-9 & 5能夠轉換成以下的運算：

    1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111  （-9 在內存中的存儲）
& 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101  （5 在內存中的存儲）
-----------------------------------------------------------------------------------
    0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101  （5 在內存中的存儲）

-9 & 5的後果是 5。

關於負數和正數在內存中的存儲方式，咱們已在VIP教程《 整數在內存中是若何存儲的》中中止瞭解說。

再強調一遍，&是依據內存中的二進制位中止運算的，而不是數據的二進制方式；其餘位運算符也同樣。以-9&5爲例，-9 的在內存中的存儲和 -9 的二進制方式如出一轍：

 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111  （-9 在內存中的存儲）
-0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001  （-9 的二進制方式，後面過剩的 0 能夠抹失落）

按位與運算平日用來對某些位清 0，或許保存某些位。例如要把 n 的高 16 位清 0 ，保存低 16 位，能夠中止n & 0XFFFF運算（0XFFFF 在內存中的存儲方式爲 0000 0000 -- 0000 0000 -- 1111 1111 -- 1111 1111）。
【實例】對下面的剖析中止磨練。

			#include <stdio.h> int main(){ int n = 0X8FA6002D; printf("%d, %d, %X\n", 9 & 5, -9 & 5, n & 0XFFFF); return 0; }

運轉後果：
1, 5, 2D

按位或運算（|）

介入|運算的兩個二進制位有一個爲 1 時，後果就爲 1，兩個都爲 0 時後果才爲 0。例如1|1爲1，0|0爲0，1|0爲1，這和邏輯運算中的||十分類似。
例如，9 | 5能夠轉換成以下的運算：

    0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001  （9 在內存中的存儲）
|   0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101  （5 在內存中的存儲）
-----------------------------------------------------------------------------------
    0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1101  （13 在內存中的存儲）

9 | 5的後果爲 13。
又如，-9 | 5能夠轉換成以下的運算：

    1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111  （-9 在內存中的存儲）
|   0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101  （5 在內存中的存儲）
-----------------------------------------------------------------------------------
    1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111  （-9 在內存中的存儲）

-9 | 5的後果是 -9。
按位或運算能夠用來將某些地位 1，或許保存某些位。例如要把 n 的高 16 地位 1，保存低 16 位，能夠中止n | 0XFFFF0000運算（0XFFFF0000 在內存中的存儲方式爲 1111 1111 -- 1111 1111 -- 0000 0000 -- 0000 0000）。
【實例】對下面的剖析中止校驗。

			#include <stdio.h> int main(){ int n = 0X2D; printf("%d, %d, %X\n", 9 | 5, -9 | 5, n | 0XFFFF0000); return 0; }

運轉後果：
13, -9, FFFF002D

按位異或運算（^）

介入^運算兩個二進制位分歧時，後果爲 1，相反時後果爲 0。例如0^1爲1，0^0爲0，1^1爲0。
例如，9 | 5能夠轉換成以下的運算：

    0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001  （9 在內存中的存儲）
^  0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101  （5 在內存中的存儲）
-----------------------------------------------------------------------------------
    0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1100  （12 在內存中的存儲）

9 | 5的後果爲 12。
又如，-9 | 5能夠轉換成以下的運算：

    1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111  （-9 在內存中的存儲）
^  0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101  （5 在內存中的存儲）
-----------------------------------------------------------------------------------
    1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0010  （-1 在內存中的存儲）

-9 | 5的後果是 -14。
按位異或運算能夠用來將某些二進制位反轉。例如要把 n 的高 16 位反轉，保存低 16 位，能夠中止n ^ 0XFFFF0000運算（0XFFFF0000 在內存中的存儲方式爲 1111 1111 -- 1111 1111 -- 0000 0000 -- 0000 0000）。
【實例】對下面的剖析中止校驗。

			#include <stdio.h> int main(){ unsigned n = 0X0A07002D; printf("%d, %d, %X\n", 9 ^ 5, -9 ^ 5, n ^ 0XFFFF0000); return 0; }

運轉後果：
12, -14, F5F8002D

取反運算（~）

取反運算符~爲單目運算符，右聯合性，感化是對介入運算的二進制位取反。例如~1爲0，~0爲1，這和邏輯運算中的!十分類似。。
例如，~9能夠轉換爲以下的運算：

~ 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001  （9 在內存中的存儲）
-----------------------------------------------------------------------------------
   1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0110  （-10 在內存中的存儲）

因此~9的後果爲 -10。
例如，~-9能夠轉換爲以下的運算：

~ 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111  （-9 在內存中的存儲）
-----------------------------------------------------------------------------------
   0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1000  （9 在內存中的存儲）

因此~-9的後果爲 8。
【實例】對下面的剖析中止校驗。

			#include <stdio.h> int main(){ printf("%d, %d\n", ~9, ~-9 ); return 0; }

運轉後果：
-10, 8

左移運算（<<）

左移運算符<<用來把操做數的各個二進制位全體左移若干位，高位丟棄，低位補0。
例如，9<<3能夠轉換爲以下的運算：

<< 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001  （9 在內存中的存儲）
-----------------------------------------------------------------------------------
     0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0100 1000  （72 在內存中的存儲）

因此9<<3的後果爲 72。
又如，(-9)<<3能夠轉換爲以下的運算：

<< 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111  （-9 在內存中的存儲）
-----------------------------------------------------------------------------------
      1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1011 1000  （-72 在內存中的存儲） 

因此(-9)<<3的後果爲 -72
假如數據較小，被丟棄的高位不包括 1，那麼左移 n 位至關於乘以 2 的 n 次方。
【實例】對下面的後果中止校驗。

			#include <stdio.h> int main(){ printf("%d, %d\n", 9<<3, (-9)<<3 ); return 0; }

運轉後果：
72, -72

右移運算（>>）

右移運算符>>用來把操做數的各個二進制位全體右移若干位，低位丟棄，高位補 0 或 1。假如數據的最高位是 0，那麼就補 0；假如最高位是 1，那麼就補 1。
例如，9>>3能夠轉換爲以下的運算：

>> 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001  （9 在內存中的存儲）
-----------------------------------------------------------------------------------
     0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0001  （1 在內存中的存儲）

因此9>>3的後果爲 1。
又如，(-9)>>3能夠轉換爲以下的運算：

>> 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111  （-9 在內存中的存儲）
-----------------------------------------------------------------------------------
      1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1110  （-2 在內存中的存儲） 

因此(-9)>>3的後果爲 -2
假如被丟棄的低位不包括 1，那麼右移 n 位至關於除以 2 的 n 次方（但被移除的位中經常會包括 1）。
【實例】對下面的後果中止校驗。

			#include <stdio.h> int main(){ printf("%d, %d\n", 9>>3, (-9)>>3 ); return 0; }

運轉後果：
1, -2