- // 在學校沒有這一課 只有自學了
- C語言位運算詳解
- 位運算是指按二進制進行的運算。在系統軟件中,常常需要處理二進制位的問題。C語言提供了6個位操作
- 運算符。這些運算符只能用於整型操作數,即只能用於帶符號或無符號的char,short,int與long類型。
- C語言提供的位運算符列表:
- 運算符 含義 描述
- & 按位與 如果兩個相應的二進制位都爲1,則該位的結果值爲1,否則爲0
- | 按位或 兩個相應的二進制位中只要有一個爲1,該位的結果值爲1
- ^ 按位異或 若參加運算的兩個二進制位值相同則爲0,否則爲1
- ~ 取反 ~是一元運算符,用來對一個二進制數按位取反,即將0變1,將1變0
- << 左移 用來將一個數的各二進制位全部左移N位,右補0
- >> 右移 將一個數的各二進制位右移N位,移到右端的低位被捨棄,對於無符號數,高位補0
- 1、“按位與”運算符(&)
- 按位與是指:參加運算的兩個數據,按二進制位進行“與”運算。如果兩個相應的二進制位都爲1,
- 則該位的結果值爲1;否則爲0。這裏的1可以理解爲邏輯中的true,0可以理解爲邏輯中的false。按位與其
- 實與邏輯上“與”的運算規則一致。邏輯上的“與”,要求運算數全真,結果才爲真。若
- A=true,B=true,則A∩B=true 例如:3&5 3的二進制編碼是11(2)。(爲了區分十進制和其他進制,本文規
- 定,凡是非十進制的數據均在數據後面加上括號,括號中註明其進制,二進制則標記爲2)內存儲存數據
- 的基本單位是字節(Byte),一個字節由8個位(bit)所組成。位是用以描述電腦數據量的最小單位。二
- 進制系統中,每個0或1就是一個位。將11(2)補足成一個字節,則是00000011(2)。5的二進制編碼是
- 101(2),將其補足成一個字節,則是00000101(2)
- 按位與運算:
- 00000011(2)
- &00000101(2)
- 00000001(2)
- 由此可知3&5=1
- c語言代碼:
- #include <stdio.h>
- main() { int a=3;
- int b = 5;
- printf("%d",a&b)
- } 按位與的用途:
- (1)清零
- 若想對一個存儲單元清零,即使其全部二進制位爲0,只要找一個二進制數,其中各個位符合一下條件:
- 原來的數中爲1的位,新數中相應位爲0。然後使二者進行&運算,即可達到清零目的。
- 例:原數爲43,即00101011(2),另找一個數,設它爲148,即10010100(2),將兩者按位與運算:
- 00101011(2)
- &10010100(2)
- 00000000(2)
- c語言源代碼:
- #include <stdio.h>
- main() { int a=43;
- int b = 148;
- printf("%d",a&b);
- } (2)取一個數中某些指定位
- 若有一個整數a(2byte),想要取其中的低字節,只需要將a與8個1按位與即可。
- a 00101100 10101100
- b 00000000 11111111
- c 00000000 10101100
- (3)保留指定位:與一個數進行“按位與”運算,此數在該位取1.
- 例如:有一數84,即01010100(2),想把其中從左邊算起的第3,4,5,7,8位保留下來,運算如下:
- 01010100(2)
- &00111011(2)
- 00010000(2)
- 即:a=84,b=59
- c=a&b=16
- c語言源代碼:
- #include <stdio.h>
- main() { int a=84;
- int b = 59;
- printf("%d",a&b);
- } 2、“按位或”運算符(|)
- 兩個相應的二進制位中只要有一個爲1,該位的結果值爲1。借用邏輯學中或運算的話來說就是,一真爲真。 例如:60(8)|17(8),將八進制60與八進制17進行按位或運算。
- 00110000
- |00001111
- 00111111
- c語言源代碼:
- #include <stdio.h>
- main()
- { int a=060;
- int b = 017;
- printf("%d",a|b);
- } 應用:按位或運算常用來對一個數據的某些位定值爲1。例如:如果想使一個數a的低4位改爲1,則只需要將a與17(8)進行按位或運算即可。
- 3、“異或”運算符(^) 他的規則是:若參加運算的兩個二進制位值相同則爲0,否則爲1
- 即0∧0=0,0∧1=1,1∧0=1, 1∧1=0
- 例: 00111001
- ∧ 00101010
- 00010011
- c語言源代碼:
- #include <stdio.h>
- main() { int a=071;
- int b = 052;
- printf("%d",a^b);
- } 應用: (1)使特定位翻轉
- 設有數01111010(2),想使其低4位翻轉,即1變0,0變1.可以將其與00001111(2)進行“異或”運算,
- 即: 01111010
- ^00001111
- 01110101
- 運算結果的低4位正好是原數低4位的翻轉。可見,要使哪幾位翻轉就將與其進行∧運算的該幾位置爲1
- 即可。 (2)與0相“異或”,保留原值
- 例如:012^00=012
- 00001010
- ^00000000
- 00001010
- 因爲原數中的1與0進行異或運算得1,0^0得0,故保留原數。
- (3) 交換兩個值,不用臨時變量
- 例如:a=3,即11(2);b=4,即100(2)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(2)
- (∧)b=100(2)
- a=111(2)(a∧b的結果,a已變成7)
- (∧)b=100(2)
- b=011(2)(b∧a的結果,b已變成3)
- (∧)a=111(2)
- a=100(2)(a∧b的結果,a已變成4)
- 等效於以下兩步:
- ① 執行前兩個賦值語句:“a=a∧b;”和“b=b∧a;”相當於b=b∧(a∧b)。
- ② 再執行第三個賦值語句: a=a∧b。由於a的值等於(a∧b),b的值等於(b∧a∧b),
- 因此,相當於a=a∧b∧b∧a∧b,即a的值等於a∧a∧b∧b∧b,等於b。
- 很神奇吧!
- c語言源代碼:
- #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”運算符(~)
- 他是一元運算符,用於求整數的二進制反碼,即分別將操作數各二進制位上的1變爲0,0變爲1。
- 例如:~77(8)
- 源代碼: #include <stdio.h>
- main() { int a=077;
- printf("%d",~a);
- } 5、左移運算符(<<)
- 左移運算符是用來將一個數的各二進制位左移若干位,移動的位數由右操作數指定(右操作數必須是非負值),其右邊空出的位用0填補,高位左移溢出則捨棄該高位。
- 例如:將a的二進制數左移2位,右邊空出的位補0,左邊溢出的位捨棄。若a=15,即00001111(2),左移2位得00111100(2)。
- 源代碼:
- #include <stdio.h>
- main()
- { int a=15;
- printf("%d",a<<2);
- } 左移1位相當於該數乘以2,左移2位相當於該數乘以2*2=4,15<<2=60,即乘了4。但此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。
- 假設以一個字節(8位)存一個整數,若a爲無符號整型變量,則a=**,左移一位時溢出的是0,而左移2位時,溢出的高位中包含1。
- 6、右移運算符(>>)
- 右移運算符是用來將一個數的各二進制位右移若干位,移動的位數由右操作數指定(右操作數必須是非負
- 值),移到右端的低位被捨棄,對於無符號數,高位補0。對於有符號數,某些機器將對左邊空出的部
- 用符號位填補(即“算術移位”),而另一些機器則對左邊空出的部分用0填補(即“邏輯移位”)。
- 注意: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。如果符號位原來爲1(即負數),則左邊移入0還是1,要取決於所用的計算機系統。有的系統移入0,有的
- 系統移入1。移入0的稱爲“邏輯移位”,即簡單移位;移入1的稱爲“算術移位”。
- 例: a的值是八進制數113755:
- a:1001011111101101 (用二進制形式表示)
- a>>1: 0100101111110110 (邏輯右移時)
- a>>1: 1100101111110110 (算術右移時)
- 在有些系統中,a>>1得八進制數045766,而在另一些系統上可能得到的是145766。Turbo C和其他一些C
- 編譯採用的是算術右移,即對有符號數右移時,如果符號位原來爲1,左面移入高位的是1。
- 源代碼: #include <stdio.h>
- main() { int a=0113755;
- printf("%d",a>>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。
- 例如: &=, |=, >>=, <<=, ∧=
- 例: a & = b相當於 a = a & b
- a << =2相當於a = a << 2