快捷導(dǎo)航

C語言位運算符的具體使用

更新時間：2021年09月09日 11:28:01 投稿：zx

位運算是指按二進制進行的運算。在系統(tǒng)軟件中,常常需要處理二進制位的問題。本文就詳細(xì)的介紹一下，感興趣的可以了解一下

對于更多緊湊的數(shù)據(jù)，C 程序可以用獨立的位或多個組合在一起的位來存儲信息。文件訪問許可就是一個常見的應(yīng)用案例。位運算符允許對一個字節(jié)或更大的數(shù)據(jù)單位中獨立的位做處理：可以清除、設(shè)定，或者倒置任何位或多個位。也可以將一個整數(shù)的位模式（bit pattern）向右或向左移動。

整數(shù)類型的位模式由一隊按位置從右到左編號的位組成，位置編號從 0 開始，這是最低有效位（least significant bit）。例如，考慮字符值'*'，它的 ASCII 編碼為 42，相當(dāng)于二進制的 101010：
位模式　0　0　1　0　1　0　1　0
位位置　7　6　5　4　3　2　1　0

在本例中，值 101010 被表示成一個 8 位的字節(jié)內(nèi)容，因此前面多兩個 0。

布爾位運算符

表 1 中列舉的運算符可以對操作數(shù)的每個位進行布爾運算。這種二元運算符把兩個不同操作數(shù)內(nèi)相同位置的位關(guān)聯(lián)起來。被設(shè)定的位（也就是值為 1 的位）被解釋為 true，被清除的位（也就是值為 0 的位）被解釋為 false。

除布爾運算符 AND、OR 和 NOT 以外，也有位異或運算符（exclusive-OR，XOR）。這些都在表 1 進行了列舉。

運算符	意義	示例	對于每個位位置的結(jié)果（1=設(shè)定，0=清除）
&	位 AND	x&y	如果 x 和 y 都為 1，則得到 1；如果 x 或 y 任何一個為 0，或都為0，則得到 0
\|	位 OR	x\|y	如果 x 或 y 為 1，或都為 1，則得到 1；如果 x 和 y 都為 0，則得到 0
^	位 XOR	x^y	如果 x 或 y 的值不同，則得到 1；如果兩個值相同，則得到 0
~	位 NOT（I的補碼）	~x	如果 x 為 0，則得到 1，如果 x 是 1，則得到 0

表1 布爾位運算符

位運算符的操作數(shù)必須是整數(shù)類型，并且遵循尋常算術(shù)轉(zhuǎn)換（usualarithmetic conversion）。轉(zhuǎn)換后獲得的操作數(shù)通用類型就是整個計算結(jié)果的類型。表 2 展示了這些運算符的效果。

表達式（或聲明）	位模式
int a=6;	0···00110
int b=11;	0···01011
a&b	0···00010
a\|b	0···01111
a^b	0···01101
~a	1···11001

表2 位運算符的效果

可以將一個整數(shù) a 的特定位清除，做法是將整數(shù) a 和另一個整數(shù)進行位 AND 運算，其中，另一個整數(shù)在需要清除的位為 0，其他位則為 1，并位 AND 運算，其中，另一個整數(shù)在需要清除的位為 0，其他位則為 1，并將 AND 運算的結(jié)果賦值給整數(shù) a。

該另一個整數(shù)，即位 AND 運算的第二個操作數(shù)，被設(shè)定為 1 的位置（稱為位掩碼），這些位置經(jīng)過位 AND 運算，不會改變第一個操作數(shù)對應(yīng)位置的值。例如，一個整數(shù)與一個位掩碼 0xFF 進行位 AND 運算后，將保留最低位置的 8 個位，而會清除其他所有位的值：

a &= OxFF;            // 相當(dāng)于：a = a & OxFF;

在該示例中，復(fù)合賦值運算符 &= 也會執(zhí)行 & 運算。復(fù)合賦值運算符與其他二元位運算符具有類似的執(zhí)行方式，這里不再贅述。

位運算符也可以用來生成位掩碼，以供以后的位運算使用。例如，在位模式 0x20 中，只有位5被設(shè)定。因此表達式 ~0x20 會生成一個只有位 5 沒有被設(shè)定的位掩碼：

a &= ~0x20;             // 清除a中的位5

位掩碼 ~0x20 比 0xFFFFFFDF 更受歡迎，因為它的可移植性更好：結(jié)果不會受到機器字大小的影響（同時也更方便人閱讀）。

也可以使用運算符 |（OR）和 ^（XOR）來設(shè)定或清除特定位，下面是一個示例：

int mask = OxC;
a |= mask;              // 設(shè)定a的位2和位3
a ^= mask;              // 求反a的位2和位3

第二個轉(zhuǎn)換使用相同的位掩碼，它會將第一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果再反轉(zhuǎn)一次。換句話說，b^mask^mask 會得到原來 b 的值。這個操作可以用于交換兩個整數(shù)的值，而不需要使用第三個臨時變量：

a ^= b;                  // 等效于 a = a ^ b;
b ^= a;                 // 將a原來的值賦值給b
a ^= b;                 // 將b原來的值賦值給a

本例中的前兩個表達式等同于 b=b^（a^b）或 b=（a^b）^b。其結(jié)果等同于 b=a，副作用是 a 的值也被修改了，其修改后的值為 a^b。在這時，第三個表達式具有如下副作用 a=（a^b）^a 或 a=b（使用 a 和 b 的原始值）。

移位運算符

移位運算符將左操作數(shù)的位模式移動數(shù)個位置，至于移動幾個位置，由右操作數(shù)指定。它們?nèi)绫?3 列舉。

運算符	意義	示例	結(jié)果
<<	向左移位	x<<y	x 的每個位向左移動 y 個位
>>	向右移位	x>>y	x 的每個位向右移動 y 個位

表3 移位運算符

移位運算符的操作數(shù)必須是整數(shù)。在實際移位操作之前，兩個操作數(shù)都要進行整數(shù)提升（promotion）。右邊操作數(shù)不可以為負(fù)值，并且必須少于左邊操作數(shù)在整數(shù)提升之后的位長。如果不符合這些條件，程序運行結(jié)果將無法確定。

移位運算結(jié)果的類型等于左操作數(shù)在整數(shù)提升后的類型。下面示例的移位表達式具有 unsigned long 類型。

unsigned long n = 0xB,     // 位模式： 0 ... 0 0 0 1 0 1 1
         result = 0;
result = n << 2;          //              0 ... 0 1 0 1 1 0 0
result = n >> 2;          //              0 ... 0 0 0 0 0 1 0

在向左移位運算時，右邊多出來的位用 0 來填充。移動超出左邊邊界的位則直接拋棄。向左移動 y 個位置，就等同于將左操作數(shù)乘以 2^{y}：如果左操作數(shù) x 是無符號類型，那么表達式 x<<y 的結(jié)果等于表達式 x×2^{y} 的值。因此，在前面的例子，n<<2 的值為 n×4，也就是 44。

在向右位移運算時，如果左操作數(shù)是無符號類型，或者左操作數(shù)是帶符號類型但為非負(fù)值，則左邊多出來的位用 0 來填充。在這種情況下，表達式 x>>y 的結(jié)果等效于表達式 x/2^{y} 的值。如果左操作數(shù)是負(fù)值，那么由編譯器決定用于填充至左邊多出來的位的內(nèi)容，可能是 0，也可能是符號位。

// 函數(shù)setBit()
// 設(shè)定掩碼m中p位置的位。
// 使用定義在limits.h中的CHAR_BIT，存儲一個字節(jié)內(nèi)的位的數(shù)目。
// 返回值： 完成位設(shè)定的新掩碼，其中p位置已設(shè)定好
//              如果p不是有效的位置，則返回原始掩碼。
unsigned int setBit( unsigned int mask, unsigned int p )
{
  if ( p >= CHAR_BIT * sizeof(int) )
    return mask;
  else
    return mask | (1<<p);
}

移位運算符的優(yōu)先級比算術(shù)運算符的優(yōu)先級更低，但相對于比較運算符以及其他的位操作運算符，具有更高的優(yōu)先級。上例表達式 mask|（1<<p）中的括號必要性不大，主要是讓程序代碼更容易閱讀。

到此這篇關(guān)于C語言位運算符的具體使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言位運算符內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

您可能感興趣的文章: