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12 位運算
C語言是爲描述系統設計的，因此它應該具有彙編語言所以完成的一些功能。C語言既有高級語言的特點，又具有低級語言的功能。因而具有廣泛的用途和很強的生命力。
12.1 位運算符和位運算
運算符 含義
& 按位與
| 按位或
^ 按位異或
~ 取反
<< 左移
右移
說明：
（1）位運算符中除 ~ 外，均爲二目運算符，即要求出側各有一個運算量。
（2）運算早只能是整型或字符型的數據，不能爲實型數據。
12.1.1 按位與運算符 &
參加運算的兩個數制，按二進制進行 與運算。如果兩個相應的二進位數爲1，剛該位的結果爲 1 否則爲 0 即：
0 & 0 = 0；0 & 1 = 0；1 & 0 = 0；1& 1 = 1
例如：3 & 8 並不等於8，應該是按位與
3 = 00000011
5 = 00000101 &
00000001
因此 3 & 5 的值得 1， 如果參加 & 是負數（-3 & -5），則以補碼形式表示爲二進制數。然後按位進行 與 運算。
按拉與有一些特殊的用途：
（1）清零。如果想將一個單元清零，即使其全部二進位爲 0，只要找一個二進制數，其中各個位符合以下條件：原來數中爲 1 的位，新數中相應位爲 0。然後使二者進行 & 運算，即可以達到清零目的。
（2）取一個數中某些指定位。如有一個整數 a （2個字節）想要其中的低字節。只需將 a 與(337)。按位與即可。
（3）要想將哪一個保留下來，就與一個數進行 & 運算，此數在該位位1，如有一個數 01010100，想把其中左面第3，4，5，7，8可以這樣運算：
01010100
00111011 &
00010000
12.1.2 按位或運算符 |
兩個相應的二進位中只要有一個爲 1，該位的結果就爲 1。
0|0=0; 0|1=1; 1|0=1; 1|1=1;
按位或運算常用來對一個數據的某些位定值爲1，如 a 是一個整數（16位）有表達式 a & 0377，則低 8 位全置爲 1。高 8 位保留原樣。
12.1.3 異或運算符 ^
異或運算符 ^ 也稱 XOR 運算符。它的規則是若參加運算的兩個二進位同號，則結果爲0，異號則爲1。即 0^0=0; 0^1=1; 1^0=1;1^1=0;
下面舉例說明 ^ 運算符的應用。
（1）使特定位翻轉
假設有 01111010，想使其低4 位翻轉，即 1 變爲 0，0 變爲 1，可以將它與 00001111進行 ^ 運算，即
01111010
00001111 ^
01110101
結果值的低 4 位正好是原數低4位的翻轉。
（2）與 0 相 ^ 保留原值
如 012 ^ 00 = 012
00001010
00000000 ^
00001010
因爲原數中的 1 與 0 進行 ^ 運算得 1，0 與 1 運算得 0，故保留原數。
（3）交換兩個值，不用臨時變量
假如 a = 3, b = 4。想將 a 和 b 的值互換，可以用以下賦值語句實現：
a = a ^ b;
b = b ^ a;
a = a ^ b;
a = 011
b = 100 //a = a ^ b;
a = 111//a = 7
b = 100 //b = b ^ a;
b = 011// b = 3
a = 111//a = a ^ b;
a = 100 // 4
12.1.4 取反運算符 ~
~是一個頭單目運算符，用來對一個二進制按位取反，即將 0 變 1，1變 0。例如~25 是對八進制數 25 （即 00010101）按位取反。
00000000 00010101
11111111 11101010 ~
~運算符的優先級別比算術運算符，關係運算符，邏輯運算符和其它運算符都高，例如：~a & b，先進行 ~a 然後進行 & 運算。
12.1.5 左移運算符 <<
用來將一個數各二進位全部左移若干位。例如：
a = a << 2;
將 a 的二進制數左移 2 位，右補 0，若 a = 15，即二進制數 00001111，左移2位得到 00111100，即十進制數60.
高位左移後溢出，捨棄不起作用。
左移一位相當於該數乘以2。但些結論只適用於該數左移時被溢出捨棄的高位中不包含1 的情況。
左移比乘法運算快得多，有些C編譯程序自動將乘2的運算用左移來實現。
12.1.6 右移運算符 >>
a >> 2 表示將 a 的各二進位右移 2 位。移到右端的低位被捨棄，對無符號數，高位補 0。如 a = 017 時：
a = 00001111 >> 2
00000011
右移一位相當於除以 2 ，右移 n 位相當於除於 2^n。
在右移時，需要注意符號位問題。對無符號數，右移時左邊高位移入 0。對於有符號的值，如果原來符號位爲 0 （該數爲正），則左邊也是移入 0，如果上例表示的那樣，如果符號位原來爲 1（該數爲負），則左邊移入的 0 還是 1 ，要取決於所用的計算機系統。移入 0 稱爲 邏輯右移，即簡單右移。移入 1 稱爲 算術右移。
12.1.7 位運算賦值運算符
位運算符與賦值運算符可以組成複合賦值運算符。
如：&=， |=， >>|, <<=, ^=
12.1.8 不同長度的數據進行位運算
如果兩個數據長度不同（例如 long 型和 int 型）進行位運算時（如 a & b 而 a 爲 long型，b 爲 int 型），系統會將二者按右端對齊。如果 b 爲正數，則左側 16 位補滿 0。若 b 爲負數，左端應補滿 1。如果 b 爲無符號整數型，則左側補滿 0。
12.2 位運算舉例
取一個整數 a 從右端開始的 4~7 位
（1）先使 a 右移 4 位
a >> 4;
（2）設置一個低 4 位全爲 1 ，其餘全爲 0 的數，可以用下面方法實現：
~(~0<<4)
~0 的全部二進制爲 1 ，左移 4 位，這樣右端低 4 位爲 0。
（3）將上面二者進行 & 運算。
a >> 4 & ~(~0<<4)
include
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