C言语位运算

所谓位运算，就是对一个比特（Bit）位停止操作。在《二进制思惟以及数据的存储》一节中讲到，比特（Bit）是一个电子元器件，8个比特组成一个字节（Byte），它曾经是粒度最小的可操作单位了。
C言语供给了六种位运算符：

按位与运算（&）

一个比特（Bit）位只要 0 和 1 两个取值，只要介入&运算的两个位都为 1 时，后果才为 1，不然为 0。例如1&1为 1，0&0为 0，1&0也为 0，这和逻辑运算符&&十分相似。
C言语中不克不及直接运用二进制，&双方的操作数可所以十进制、八进制、十六进制，它们在内存中最终多是以二进制方式存储，&就是对这些内存中的二进制位停止运算。其他的位运算符也是相反的事理。
例如，9 & 5可以转换成如下的运算：

0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 （9 在内存中的存储）
& 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101 （5 在内存中的存储）
-----------------------------------------------------------------------------------
0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0001 （1 在内存中的存储）

也就是说，按位与运算会对介入运算的两个数的一切二进制位停止&运算，9 & 5的后果为 1。
又如，-9 & 5可以转换成如下的运算：

1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）
& 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101 （5 在内存中的存储）
-----------------------------------------------------------------------------------
0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101 （5 在内存中的存储）

-9 & 5的后果是 5。

关于负数和正数在内存中的存储方式，我们已在VIP教程《整数在内存中是若何存储的》中停止了解说。

再强调一遍，&是依据内存中的二进制位停止运算的，而不是数据的二进制方式；其他位运算符也一样。以-9&5为例，-9 的在内存中的存储和 -9 的二进制方式一模一样：

1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）
-0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 （-9 的二进制方式，后面过剩的 0 可以抹失落）

按位与运算平日用来对某些位清 0，或许保存某些位。例如要把 n 的高 16 位清 0 ，保存低 16 位，可以停止n & 0XFFFF运算（0XFFFF 在内存中的存储方式为 0000 0000 -- 0000 0000 -- 1111 1111 -- 1111 1111）。
【实例】对下面的剖析停止磨练。

                       #include  int main(){ int n = 0X8FA6002D; printf("%d, %d, %X\n", 9 & 5, -9 & 5, n & 0XFFFF); return 0; }

运转后果：
1, 5, 2D

按位或运算（|）

介入|运算的两个二进制位有一个为 1 时，后果就为 1，两个都为 0 时后果才为 0。例如1|1为1，0|0为0，1|0为1，这和逻辑运算中的||十分相似。
例如，9 | 5可以转换成如下的运算：

0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 （9 在内存中的存储）
| 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101 （5 在内存中的存储）
-----------------------------------------------------------------------------------
0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1101 （13 在内存中的存储）

9 | 5的后果为 13。
又如，-9 | 5可以转换成如下的运算：

1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）
| 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101 （5 在内存中的存储）
-----------------------------------------------------------------------------------
1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）

-9 | 5的后果是 -9。
按位或运算可以用来将某些地位 1，或许保存某些位。例如要把 n 的高 16 地位 1，保存低 16 位，可以停止n | 0XFFFF0000运算（0XFFFF0000 在内存中的存储方式为 1111 1111 -- 1111 1111 -- 0000 0000 -- 0000 0000）。
【实例】对下面的剖析停止校验。

                  #include  int main(){ int n = 0X2D; printf("%d, %d, %X\n", 9 | 5, -9 | 5, n | 0XFFFF0000); return 0; }

运转后果：
13, -9, FFFF002D

按位异或运算（^）

介入^运算两个二进制位分歧时，后果为 1，相反时后果为 0。例如0^1为1，0^0为0，1^1为0。
例如，9 | 5可以转换成如下的运算：

0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 （9 在内存中的存储）
^ 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101 （5 在内存中的存储）
-----------------------------------------------------------------------------------
0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1100 （12 在内存中的存储）

9 | 5的后果为 12。
又如，-9 | 5可以转换成如下的运算：

1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）
^ 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0101 （5 在内存中的存储）
-----------------------------------------------------------------------------------
1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0010 （-1 在内存中的存储）

-9 | 5的后果是 -14。
按位异或运算可以用来将某些二进制位反转。例如要把 n 的高 16 位反转，保存低 16 位，可以停止n ^ 0XFFFF0000运算（0XFFFF0000 在内存中的存储方式为 1111 1111 -- 1111 1111 -- 0000 0000 -- 0000 0000）。
【实例】对下面的剖析停止校验。

                  #include  int main(){ unsigned n = 0X0A07002D; printf("%d, %d, %X\n", 9 ^ 5, -9 ^ 5, n ^ 0XFFFF0000); return 0; }

运转后果：
12, -14, F5F8002D

取反运算（~）

取反运算符~为单目运算符，右联合性，感化是对介入运算的二进制位取反。例如~1为0，~0为1，这和逻辑运算中的!十分相似。。
例如，~9可以转换为如下的运算：

~ 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 （9 在内存中的存储）
-----------------------------------------------------------------------------------
1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0110 （-10 在内存中的存储）

所以~9的后果为 -10。
例如，~-9可以转换为如下的运算：

~ 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）
-----------------------------------------------------------------------------------
0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1000 （9 在内存中的存储）

所以~-9的后果为 8。
【实例】对下面的剖析停止校验。

                   #include  int main(){ printf("%d, %d\n", ~9, ~-9 ); return 0; }

运转后果：
-10, 8

左移运算（<<）

左移运算符<<用来把操作数的各个二进制位全体左移若干位，高位丢弃，低位补0。
例如，9<<3可以转换为如下的运算：

<< 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 （9 在内存中的存储）
-----------------------------------------------------------------------------------
0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0100 1000 （72 在内存中的存储）

所以9<<3的后果为 72。
又如，(-9)<<3可以转换为如下的运算：

<< 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）
-----------------------------------------------------------------------------------
1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1011 1000 （-72 在内存中的存储）

所以(-9)<<3的后果为 -72
假如数据较小，被丢弃的高位不包括 1，那么左移 n 位相当于乘以 2 的 n 次方。
【实例】对下面的后果停止校验。

                   #include  int main(){ printf("%d, %d\n", 9<<3, (-9)<<3 ); return 0; }

运转后果：
72, -72

右移运算（>>）

右移运算符>>用来把操作数的各个二进制位全体右移若干位，低位丢弃，高位补 0 或 1。假如数据的最高位是 0，那么就补 0；假如最高位是 1，那么就补 1。
例如，9>>3可以转换为如下的运算：

>> 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 1001 （9 在内存中的存储）
-----------------------------------------------------------------------------------
0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0000 -- 0000 0001 （1 在内存中的存储）

所以9>>3的后果为 1。
又如，(-9)>>3可以转换为如下的运算：

>> 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 0111 （-9 在内存中的存储）
-----------------------------------------------------------------------------------
1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1111 -- 1111 1110 （-2 在内存中的存储）

所以(-9)>>3的后果为 -2
假如被丢弃的低位不包括 1，那么右移 n 位相当于除以 2 的 n 次方（但被移除的位中常常会包括 1）。
【实例】对下面的后果停止校验。

                 #include  int main(){ printf("%d, %d\n", 9>>3, (-9)>>3 ); return 0; }

运转后果：
1, -2