C语言位运算符详解
目录
- 位运算符
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- 简介
- 总概
- 1、按位与（&）
- 2、按位与（I）
- 3、按位异或（^）
- 3、按位取反（~）
- 5、按位左移（<<）
- 6、按位右移（>>）
位运算符
简介
C语言既具有高级语言的特点，又具有低级语言的特性，如支持位运算就是其具体体现。这是因为，C语言最初是为取代汇编语言设计系统软件而设计的，因此C语言必须支持位运算等汇编操作。位运算就是对字节或字内的二进制数位进行测试、抽取、设置或移位等操作。其操作对象不能是float、double、long double等其他数据类型，只能是char和int类型。
C语言提供如下表格的六种位运算符，其中，只有按位取反运算符为单目运算符，其他运算符都是双目运算符。
总概
位运算符
| 运算符 | 含义 | 类型 | 优先级 | 结合性 |
|---|---|---|---|---|
| ~ | 按位取反 | 单目运算符 | 高 | 从右向左 |
| <<,>> | 按位左移、按位右移 | 双目运算符 | ↓ | 从左向右 |
| & | 按位与 | 双目运算符 | ↓ | 从左向右 |
| ^ | 按位异或 | 双目运算符 | ↓ | 从左向右 |
| I | 按位或 | 双目运算符 | 低 | 从左向右 |
补充：
单目运算符：只对一个操作数进行逻辑运算，例如：~a
双目运算符：只对两个操作数进行逻辑运算，例如：a & b
三目运算符：只对三个操作数进行逻辑运算且只有一个，例如：a ？b : c
其中a可以是表达式也可以是一个值，用于判断真假，若a为真，则结果为b;若a为假，则结果为c。
主要区别：操作数（常量或者变量）数量的不同。
位运算符的运算规则
| a | b | a & b | a I b | a ^ b | ~ a |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
下面我会对这些运算符的使用进行逐一解释说明：
1、按位与（&）
按位与可用于对字节中的某位清零，即两个操作数中的任意一位为0时，运算结果的对应位就会被置0。也可以简单记为（11为1，否则为0），例题如下，只保留15的最低位不变，在其余位均置为0，可用15 & 1来实现，即：
00001111（15） & 00000001 （1） _____________________ 00000001 （1）
首先将15和1换为二进制形式，由11为1，否则为0算出二进制结果，最后得出十进制结果。其中，15和1均以补码形式表示，所以，15 & 1 = 1
代码如下：
2、按位与（I）
与按位与相反，按位或可用于对字节中的某位置1，即两个操作数中的任意一位为1时，运算结果的对应位就会被置为1。也可以简单记为（00为0，否则为1），例题如下，只保留15的最高位不变，而其余位均置为1，可用15 I 127 来实现，即：
0 0 0 0 1 1 1 1（15） I 0 1 1 1 1 1 1 1 （127） _____________________ 0 1 1 1 1 1 1 1 （127）
首先将15和127换为二进制形式，由00为0，否则为1算出二进制结果，最后得出十进制结果。其中
01111111是127的补码，所以15 I 127 = 127
代码实现如下：
3、按位异或（^）
如果两个操作数的某对应位不一样，则按位异或结果的对应位为1，简单记为（相同为0，不同为1）。例如，3 ^ 5的运算过程可表示为：
00000011（3） & 00000101 （5） _____________________ 00000110 （6）
首先将3和5华为二进制形式，由相同为0，不同为1算出二进制形式，再转化为十进制结果。其中，00000110是6的补码，所以3 ^ 5 = 6。
代码实现如下：
3、按位取反（~）
按位取反是对操作数的各位取反，即1变为0,0变为1。例如，~5的运算过程可以表示为：
~ 00000101（5） _____________________ 11111010 （-6）
首先将5化为二进制形式，由若1则0，若0则1得出二进制形式结果，在化为十进制即可。其中11111010是-6的补码，所以~5 = -6。
补充（负数的补码）：C语言里面有原码，反码，补码这三种码，计算机里存储的数据都是补码形式，因为补码具有唯一的性质，补码的二进制形式中，首位数字如果是1，则十进制数字就是负数；如果是0，则二进制数字就是正数。对于负数的补码怎么求，我们可以先算出该负数的绝对值的二进制形式，再取反（即1变0,0变1），最后再加1，需要注意的是，二进制当中，两数相加为2则需进一位，与十进制中，两数相加为10则需进一位是一个道理。反之，已知负数的补码求十进制形式，我们倒推，则先减一，再取反，最后化为十进制结果就行了。
拓展：（了解）
按位取反常用于加密处理。例如，对文件加密时，一种简单的方法就是对每个字节按位取反，如下图所示：
初始字节内容 00000101 一次求反后 11111010 二次求反后 00000101
在上述操作中，经过连续的两次求反后，又恢复了原来的初始值，因此第一次求反可加密，第二次求反可用于解密。
代码如下：
5、按位左移（<<）
假设一个常量x，左移n位，则按位左移表示把x的每一位向左平移n位，右边空位补0。例如，15及其左移一位、二位、三位的二进制代码如下：
初始字节内容 00001111 对应十进制值为15 左移一位后的字节内容 00011110 对应十进制值为30 左移二位后的字节内容 00001111 对应十进制值为60 左移三位后的字节内容 01111000 对应十进制值为120
可以这样记，n为多少，从左往右就去掉多少位，在最右边补相应个数的0即可。
代码如下：
6、按位右移（>>）
假设一个常量x，右移n位，x >> n则表示把x的每一位向右平移n位。当x为有符号数时，左边空位补符号位上的值（即负数补1），这种一位移位称为算术移位；当x为无符号数时，左边空位补0（即正数补0），这种移位称为逻辑移位。下面我们举两个例子：
1、15按位右移一位，二位，三位的结果如下：
初始字节内容 00001111 对应十进制值为15 左移一位后的字节内容 00000111 对应十进制值为7 左移二位后的字节内容 00000011 对应十进制值为3 左移三位后的字节内容 00000001 对应十进制值为1
代码如下：
再如，-15按位右移一位，二位，三位的结果如下：
初始字节内容 11110001 对应十进制值为-15 左移一位后的字节内容 11111000 对应十进制值为-8 左移二位后的字节内容 11111100 对应十进制值为-4 左移三位后的字节内容 11111110 对应十进制值为-2
代码如下：
**总结：**在实际运用中，通常用左移位和右移位来代替整数的乘法和除法，以便于将软件算法用硬件实现。其中，每左移一位相当于乘以2，左移n位相当于乘以2的n次方。每右移一位相当于除以2，右移n位相当于除以2的n次方。这种运算在某些场合下是非常有用的。例如，在实现某些含有乘除法的算法时，可以通过移位运算实现乘2或除2运算，这样非常有利于算法的硬件实现。
以上就为大家总结了C语言位运算符的计算方法，虽然容易混淆，但是下去多练，多操作就会很快记住啦！如果大家在读完这篇博客后有所帮助，请给我点个赞关注一下吧！谢谢大家了。如果有什么问题，可以在下方评论，或者加我QQ：1423759736，我会及时回复的！
总结
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