C語(yǔ)言位運(yùn)算符的具體使用
對(duì)于更多緊湊的數(shù)據(jù)，C 程序可以用獨(dú)立的位或多個(gè)組合在一起的位來(lái)存儲(chǔ)信息。文件訪問(wèn)許可就是一個(gè)常見的應(yīng)用案例。位運(yùn)算符允許對(duì)一個(gè)字節(jié)或更大的數(shù)據(jù)單位中獨(dú)立的位做處理：可以清除、設(shè)定，或者倒置任何位或多個(gè)位。也可以將一個(gè)整數(shù)的位模式（bit pattern）向右或向左移動(dòng)。
整數(shù)類型的位模式由一隊(duì)按位置從右到左編號(hào)的位組成，位置編號(hào)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(jìn)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(gè) 8 位的字節(jié)內(nèi)容，因此前面多兩個(gè) 0。
布爾位運(yùn)算符
表 1 中列舉的運(yùn)算符可以對(duì)操作數(shù)的每個(gè)位進(jìn)行布爾運(yùn)算。這種二元運(yùn)算符把兩個(gè)不同操作數(shù)內(nèi)相同位置的位關(guān)聯(lián)起來(lái)。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(yùn)算符 AND、OR 和 NOT 以外，也有位異或運(yùn)算符（exclusive-OR，XOR）。這些都在表 1 進(jìn)行了列舉。
| 運(yùn)算符 | 意義 | 示例 | 對(duì)于每個(gè)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(gè)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(gè)值相同，則得到 0 |
| ~ | 位 NOT（I的補(bǔ)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(yùn)算符
位運(yùn)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(gè)計(jì)算結(jié)果的類型。表 2 展示了這些運(yùn)算符的效果。
| 表達(dá)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(yùn)算符的效果
可以將一個(gè)整數(shù) a 的特定位清除，做法是將整數(shù) a 和另一個(gè)整數(shù)進(jìn)行位 AND 運(yùn)算，其中，另一個(gè)整數(shù)在需要清除的位為 0，其他位則為 1，并位 AND 運(yùn)算，其中，另一個(gè)整數(shù)在需要清除的位為 0，其他位則為 1，并將 AND 運(yùn)算的結(jié)果賦值給整數(shù) a。
該另一個(gè)整數(shù)，即位 AND 運(yùn)算的第二個(gè)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(guò)位 AND 運(yùn)算，不會(huì)改變第一個(gè)操作數(shù)對(duì)應(yīng)位置的值。例如，一個(gè)整數(shù)與一個(gè)位掩碼 0xFF 進(jìn)行位 AND 運(yùn)算后，將保留最低位置的 8 個(gè)位，而會(huì)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(yùn)算符 &= 也會(huì)執(zhí)行 & 運(yùn)算。復(fù)合賦值運(yùn)算符與其他二元位運(yùn)算符具有類似的執(zhí)行方式，這里不再贅述。
位運(yùn)算符也可以用來(lái)生成位掩碼，以供以后的位運(yùn)算使用。例如，在位模式 0x20 中，只有位5被設(shè)定。因此表達(dá)式 ~0x20 會(huì)生成一個(gè)只有位 5 沒(méi)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?yàn)樗目梢浦残愿茫航Y(jié)果不會(huì)受到機(jī)器字大小的影響（同時(shí)也更方便人閱讀）。
也可以使用運(yùn)算符 |（OR）和 ^（XOR）來(lái)設(shè)定或清除特定位，下面是一個(gè)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(gè)轉(zhuǎn)換使用相同的位掩碼，它會(huì)將第一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果再反轉(zhuǎn)一次。換句話說(shuō)，b^mask^mask 會(huì)得到原來(lái) b 的值。這個(gè)操作可以用于交換兩個(gè)整數(shù)的值，而不需要使用第三個(gè)臨時(shí)變量：
a ^= b; // 等效于 a = a ^ b; b ^= a; // 將a原來(lái)的值賦值給b a ^= b; // 將b原來(lái)的值賦值給a
本例中的前兩個(gè)表達(dá)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(shí)，第三個(gè)表達(dá)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(yùn)算符
移位運(yùn)算符將左操作數(shù)的位模式移動(dòng)數(shù)個(gè)位置，至于移動(dòng)幾個(gè)位置，由右操作數(shù)指定。它們?nèi)绫?3 列舉。
| 運(yùn)算符 | 意義 | 示例 | 結(jié)果 |
| << | 向左移位 | x<<y | x 的每個(gè)位向左移動(dòng) y 個(gè)位 |
| >> | 向右移位 | x>>y | x 的每個(gè)位向右移動(dòng) y 個(gè)位 |
表3 移位運(yùn)算符
移位運(yùn)算符的操作數(shù)必須是整數(shù)。在實(shí)際移位操作之前，兩個(gè)操作數(shù)都要進(jìn)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(zhǎng)。如果不符合這些條件，程序運(yùn)行結(jié)果將無(wú)法確定。
移位運(yùn)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(dá)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(yùn)算時(shí)，右邊多出來(lái)的位用 0 來(lái)填充。移動(dòng)超出左邊邊界的位則直接拋棄。向左移動(dòng) y 個(gè)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(wú)符號(hào)類型，那么表達(dá)式 x<<y 的結(jié)果等于表達(dá)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(yùn)算時(shí)，如果左操作數(shù)是無(wú)符號(hào)類型，或者左操作數(shù)是帶符號(hào)類型但為非負(fù)值，則左邊多出來(lái)的位用 0 來(lái)填充。在這種情況下，表達(dá)式 x>>y 的結(jié)果等效于表達(dá)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(lái)的位的內(nèi)容，可能是 0，也可能是符號(hào)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(chǔ)一個(gè)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(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)比算術(shù)運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)更低，但相對(duì)于比較運(yùn)算符以及其他的位操作運(yùn)算符，具有更高的優(yōu)先級(jí)。上例表達(dá)式 mask|（1<<p）中的括號(hào)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(yǔ)言位運(yùn)算符的具體使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語(yǔ)言位運(yùn)算符內(nèi)容請(qǐng)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！
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