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12 位运算
C语言是为描述系统设计的，因此它应该具有汇编语言所以完成的一些功能。C语言既有高级语言的特点，又具有低级语言的功能。因而具有广泛的用途和很强的生命力。
12.1 位运算符和位运算
运算符 含义
& 按位与
| 按位或
^ 按位异或
~ 取反
<< 左移
右移
说明：
（1）位运算符中除 ~ 外，均为二目运算符，即要求出侧各有一个运算量。
（2）运算早只能是整型或字符型的数据，不能为实型数据。
12.1.1 按位与运算符 &
参加运算的两个数制，按二进制进行 与运算。如果两个相应的二进位数为1，刚该位的结果为 1 否则为 0 即：
0 & 0 = 0；0 & 1 = 0；1 & 0 = 0；1& 1 = 1
例如：3 & 8 并不等于8，应该是按位与
3 = 00000011
5 = 00000101 &
00000001
因此 3 & 5 的值得 1， 如果参加 & 是负数（-3 & -5），则以补码形式表示为二进制数。然后按位进行 与 运算。
按拉与有一些特殊的用途：
（1）清零。如果想将一个单元清零，即使其全部二进位为 0，只要找一个二进制数，其中各个位符合以下条件：原来数中为 1 的位，新数中相应位为 0。然后使二者进行 & 运算，即可以达到清零目的。
（2）取一个数中某些指定位。如有一个整数 a （2个字节）想要其中的低字节。只需将 a 与(337)。按位与即可。
（3）要想将哪一个保留下来，就与一个数进行 & 运算，此数在该位位1，如有一个数 01010100，想把其中左面第3，4，5，7，8可以这样运算：
01010100
00111011 &
00010000
12.1.2 按位或运算符 |
两个相应的二进位中只要有一个为 1，该位的结果就为 1。
0|0=0; 0|1=1; 1|0=1; 1|1=1;
按位或运算常用来对一个数据的某些位定值为1，如 a 是一个整数（16位）有表达式 a & 0377，则低 8 位全置为 1。高 8 位保留原样。
12.1.3 异或运算符 ^
异或运算符 ^ 也称 XOR 运算符。它的规则是若参加运算的两个二进位同号，则结果为0，异号则为1。即 0^0=0; 0^1=1; 1^0=1;1^1=0;
下面举例说明 ^ 运算符的应用。
（1）使特定位翻转
假设有 01111010，想使其低4 位翻转，即 1 变为 0，0 变为 1，可以将它与 00001111进行 ^ 运算，即
01111010
00001111 ^
01110101
结果值的低 4 位正好是原数低4位的翻转。
（2）与 0 相 ^ 保留原值
如 012 ^ 00 = 012
00001010
00000000 ^
00001010
因为原数中的 1 与 0 进行 ^ 运算得 1，0 与 1 运算得 0，故保留原数。
（3）交换两个值，不用临时变量
假如 a = 3, b = 4。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
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 取反运算符 ~
~是一个头单目运算符，用来对一个二进制按位取反，即将 0 变 1，1变 0。例如~25 是对八进制数 25 （即 00010101）按位取反。
00000000 00010101
11111111 11101010 ~
~运算符的优先级别比算术运算符，关系运算符，逻辑运算符和其它运算符都高，例如：~a & b，先进行 ~a 然后进行 & 运算。
12.1.5 左移运算符 <<
用来将一个数各二进位全部左移若干位。例如：
a = a << 2;
将 a 的二进制数左移 2 位，右补 0，若 a = 15，即二进制数 00001111，左移2位得到 00111100，即十进制数60.
高位左移后溢出，舍弃不起作用。
左移一位相当于该数乘以2。但些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。
左移比乘法运算快得多，有些C编译程序自动将乘2的运算用左移来实现。
12.1.6 右移运算符 >>
a >> 2 表示将 a 的各二进位右移 2 位。移到右端的低位被舍弃，对无符号数，高位补 0。如 a = 017 时：
a = 00001111 >> 2
00000011
右移一位相当于除以 2 ，右移 n 位相当于除于 2^n。
在右移时，需要注意符号位问题。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，如果上例表示的那样，如果符号位原来为 1（该数为负），则左边移入的 0 还是 1 ，要取决于所用的计算机系统。移入 0 称为 逻辑右移，即简单右移。移入 1 称为 算术右移。
12.1.7 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。
如：&=， |=， >>|, <<=, ^=
12.1.8 不同长度的数据进行位运算
如果两个数据长度不同（例如 long 型和 int 型）进行位运算时（如 a & b 而 a 为 long型，b 为 int 型），系统会将二者按右端对齐。如果 b 为正数，则左侧 16 位补满 0。若 b 为负数，左端应补满 1。如果 b 为无符号整数型，则左侧补满 0。
12.2 位运算举例
取一个整数 a 从右端开始的 4~7 位
（1）先使 a 右移 4 位
a >> 4;
（2）设置一个低 4 位全为 1 ，其余全为 0 的数，可以用下面方法实现：
~(~0<<4)
~0 的全部二进制为 1 ，左移 4 位，这样右端低 4 位为 0。
（3）将上面二者进行 & 运算。
a >> 4 & ~(~0<<4)
include
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