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c语言位运算有什么作用

2017-08-26 10:09 162 查看


位运算符

位运算符作用于位,并逐位执行操作。&、 | 和 ^ 的真值表如下所示:
pqp & qp | qp ^ q
00000
01011
11110
10011
假设如果 A = 60,且 B = 13,现在以二进制格式表示,它们如下所示:

A = 0011 1100

B = 0000 1101

-----------------

A&B = 0000 1100

A|B = 0011 1101

A^B = 0011 0001

~A  = 1100 0011

下表显示了 C 语言支持的位运算符。假设变量 A 的值为 60,变量 B 的值为 13,则:

运算符描述实例
&如果同时存在于两个操作数中,二进制 AND 运算符复制一位到结果中。(A & B) 将得到 12,即为 0000 1100
|如果存在于任一操作数中,二进制 OR 运算符复制一位到结果中。(A | B) 将得到 61,即为 0011 1101
^如果存在于其中一个操作数中但不同时存在于两个操作数中,二进制异或运算符复制一位到结果中。(A ^ B) 将得到 49,即为 0011 0001
~二进制补码运算符是一元运算符,具有"翻转"位效果,即0变成1,1变成0。(~A ) 将得到 -61,即为 1100 0011,一个有符号二进制数的补码形式。
<<二进制左移运算符。左操作数的值向左移动右操作数指定的位数。A << 2 将得到 240,即为 1111 0000
>>二进制右移运算符。左操作数的值向右移动右操作数指定的位数。A >> 2 将得到 15,即为 0000 1111
位运算符的优先级从高到低,依次为~、&、^、|,

(1)按位与运算符(&)   按位与运算将两个运算分量的对应位按位遵照以下规则进行计算:  0 & 0 = 0, 0 & 1 = 0, 1 & 0 = 0, 1 & 1 = 1。  即同为 1 的位,结果为 1,否则结果为 0。 

(2)按位或运算符(|)   按位或运算将两个运算分量的对应位按位遵照以下规则进行计算:  0 | 0 = 0, 0 | 1 = 1, 1 | 0 = 1, 1 | 1 = 1   即只要有1个是1的位,结果为1,否则为0。 

(3)按位异或运算符(^) 按位异或运算将两个运算分量的对应位按位遵照以下规则进行计算:  0 ^ 0 = 0, 0 ^ 1 = 1, 1 ^ 0 = 1, 1 ^ 1 = 0   即相应位的值相同的,结果为 0,不相同的结果为 1。  

(4)按位取反运算符(~)   按位取反运算是单目运算,用来求一个位串信息按位的反,即哪些为0的位,结果是1,而哪些为1的位,结果是0。例如, ~7的结果为0xfff8。

(1)左移运算符(<<)   左移运算将一个位串信息向左移指定的位,右端空出的位用0补充。例如014<<2,结果为060,即48。  

每左移1位相当于乘2。如4 << 2,结果为16。 

(2)右移运算符(>>)   右移运算将一个位串信息向右移指定的位,右端移出的位的信息被丢弃。例如12>>2,结果为3。与左移相反,对于小整数,每右移1位,相当于除以2。在右移时,需要注意符号位问题。对无符号数据,右移时,左端空出的位用0补充。对于带符号的数据,如果移位前符号位为0(正数),则左端也是用0 补充;如果移位前符号位为1(负数),则左端用0或用1补充,取决于计算机系统。对于负数右移,称用0 补充的系统为“逻辑右移”,用1补充的系统为“算术右移”。以下代码能说明读者上机的系统所采用的右移方法:  printf("%d\n\n\n",
-2>>4); 

C语言位运算符:与、或、异或、取反、左移和右移

语言位运算符:与、或、异或、取反、左移和右移
位运算是指按二进制进行的运算。在系统软件中,常常需要处理二进制位的问题。C语言提供了6个位操作运算符。这些运算符只能用于整型操作数,即只能用于带符号或无符号的char,short,int与long类型。
C语言提供的位运算符列表
运算符含义描述

& 按位与如果两个相应的二进制位都为1,则该位的结果值为1,否则为0

| 按位或两个相应的二进制位中只要有一个为1,该位的结果值为1

^ 按位异或若参加运算的两个二进制位值相同则为0,否则为1

~ 取反 ~是一元运算符,用来对一个二进制数按位取反,即将0变1,将1变0

<< 左移用来将一个数的各二进制位全部左移N位,右补0

>> 右移将一个数的各二进制位右移N位,移到右端的低位被舍弃,对于无符号数,高位补0

1、“按位与”运算符(&)
按位与是指:参加运算的两个数据,按二进制位进行“与”运算。如果两个相应的二进制位都为1,则该位的结果值为1;否则为0。这里的1可以理解为逻辑中的true,0可以理解为逻辑中的false。按位与其实与逻辑上“与”的运算规则一致。逻辑上的“与”,要求运算数全真,结果才为真。若,A=true,B=true,则A∩B=true
例如:3&5 3的二进制编码是11(2)。(为了区分十进制和其他进制,本文规定,凡是非十进制的数据均在数据后面加上括号,括号中注明其进制,二进制则标记为2)内存储存数据的基本单位是字节(Byte),一个字节由8个位(bit)所组成。位是用以描述电脑数据量的最小单位。二进制系统中,每个0或1就是一个位。将11(2)补足成一个字节,则是00000011(2)。5的二进制编码是101(2),将其补足成一个字节,则是00000101(2)
按位与运算:

00000011(2)

&00000101(2)

00000001(2)
由此可知3&5=1

c语言代码:

#include <stdio.h>

main()

{

int a=3;

int b = 5;

printf("%d",a&b);

}
按位与的用途:
(1)清零
若想对一个存储单元清零,即使其全部二进制位为0,只要找一个二进制数,其中各个位符合一下条件:
原来的数中为1的位,新数中相应位为0。然后使二者进行&运算,即可达到清零目的。
例:原数为43,即00101011(2),另找一个数,设它为148,即10010100(2),将两者按位与运算:

00101011(2)

&10010100(2)

00000000(2)

c语言源代码:

#include <stdio.h>

main()

{

int a=43;

int b = 148;

printf("%d",a&b);

}
(2)取一个数中某些指定位
若有一个整数a(2byte),想要取其中的低字节,只需要将a与8个1按位与即可。

a 00101100 10101100

b 00000000 11111111

c 00000000 10101100
(3)保留指定位:
与一个数进行“按位与”运算,此数在该位取1.
例如:有一数84,即01010100(2),想把其中从左边算起的第3,4,5,7,8位保留下来,运算如下:

01010100(2)

&00111011(2)

00010000(2)
即:a=84,b=59

c=a&b=16

c语言源代码:

#include <stdio.h>

main()

{

int a=84;

int b = 59;

printf("%d",a&b);

}

2、“按位或”运算符(|)
两个相应的二进制位中只要有一个为1,该位的结果值为1。借用逻辑学中或运算的话来说就是,一真为真

例如:60(8)|17(8),将八进制60与八进制17进行按位或运算。

00110000

|00001111

00111111

c语言源代码:

#include <stdio.h>

main()

{

int a=060;

int b = 017;

printf("%d",a|b);

}
应用:按位或运算常用来对一个数据的某些位定值为1。例如:如果想使一个数a的低4位改为1,则只需要将a与17(8)进行按位或运算即可。

3、交换两个值,不用临时变量
例如:a=3,即11(2);b=4,即100(2)。
想将a和b的值互换,可以用以下赋值语句实现:
a=a∧b;
b=b∧a;
a=a∧b;
a=011(2)
(∧)b=100(2)
a=111(2)(a∧b的结果,a已变成7)
(∧)b=100(2)
b=011(2)(b∧a的结果,b已变成3)
(∧)a=111(2)

a=100(2)(a∧b的结果,a已变成4)
等效于以下两步:
①执行前两个赋值语句:“a=a∧b;”和“b=b∧a;”相当于b=b∧(a∧b)。
②再执行第三个赋值语句:a=a∧b。由于a的值等于(a∧b),b的值等于(b∧a∧b),
因此,相当于a=a∧b∧b∧a∧b,即a的值等于a∧a∧b∧b∧b,等于b。
很神奇吧!

c语言源代码:

#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);

}

4、“取反”运算符(~)
他是一元运算符,用于求整数的二进制反码,即分别将操作数各二进制位上的1变为0,0变为1。
例如:~77(8)
源代码:

#include <stdio.h>

main()

{

int a=077;

printf("%d",~a);

}

5、左移运算符(<<)
左移运算符是用来将一个数的各二进制位左移若干位,移动的位数由右操作数指定(右操作数必须是非负
值),其右边空出的位用0填补,高位左移溢出则舍弃该高位。
例如:将a的二进制数左移2位,右边空出的位补0,左边溢出的位舍弃。若a=15,即00001111(2),左移2
位得00111100(2)。
源代码:

#include <stdio.h>

main()

{

int a=15;

printf("%d",a<<2);

}
左移1位相当于该数乘以2,左移2位相当于该数乘以2*2=4,15<<2=60,即乘了4。但此结论只适用于该
数左移时被溢出舍弃的高位中不包含1的情况。
假设以一个字节(8位)存一个整数,若a为无符号整型变量,则a=64时,左移一位时溢出的是0
,而左移2位时,溢出的高位中包含1。

6、右移运算符(>>)
右移运算符是用来将一个数的各二进制位右移若干位,移动的位数由右操作数指定(右操作数必须是非负
值),移到右端的低位被舍弃,对于无符号数,高位补0。对于有符号数,某些机器将对左边空出的部分
用符号位填补(即“算术移位”),而另一些机器则对左边空出的部分用0填补(即“逻辑移位”)。注
意:对无符号数,右移时左边高位移入0;对于有符号的值,如果原来符号位为0(该数为正),则左边也是移
入0。如果符号位原来为1(即负数),则左边移入0还是1,要取决于所用的计算机系统。有的系统移入0,有的
系统移入1。移入0的称为“逻辑移位”,即简单移位;移入1的称为“算术移位”。

例: a的值是八进制数113755:

a:1001011111101101 (用二进制形式表示)

a>>1: 0100101111110110 (逻辑右移时)

a>>1: 1100101111110110 (算术右移时)
在有些系统中,a>>1得八进制数045766,而在另一些系统上可能得到的是145766。Turbo
C和其他一些C
编译采用的是算术右移,即对有符号数右移时,如果符号位原来为1,左面移入高位的是1。
源代码:

#include <stdio.h>

main()

{

int a=0113755;

printf("%d",a>>1);

}

7、位运算赋值运算符
位运算符与赋值运算符可以组成复合赋值运算符。
例如: &=, |=,>>=, <<=,
∧=
例: a & = b相当于 a = a & b

a << =2相当于a = a << 2
 
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