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C语言中六种位运算符:

一、位移运算符

1、移位运算符简介

2、先要了解一点

3、 << 左移运算符

4、>>右移运算符

5、警告

二、

1、& 按位与

2、| 按位或

3、^ 按位异或

4、~ 取反

4、例子


C语言中六种位运算符:

& 按位与

| 按位或

^ 按位异或

~取反

>>右移

<<左移

位运算符用来对二进制位进行操作,C语言中提供了如上表所示的位运算符。

位运算符中,除 ~ (取反)以外,其余均为双目运算符。

位运算符操作数只能为整型和字符型数据。

一、位移运算符

1、移位运算符简介

在C语言中,移位运算符有双目移位运算符:<>(右移)。

左移运算是将一个二进制位的操作数按指定移动的位数向左移动,移出位被丢弃,右边移出的空位一律补 0 。

右移运算是将一个二进制位的操作数按指定移动的位数向右移动,移出位被丢弃,左边移出的空位一律补 0 ,或者补符号位,这由不同的机器而定。在使用补码作为机器数的机器中,正数的符号位为 0 ,负数的符号位为 1 。

听不懂是吧,接下来且听我详解。

2、先要了解一点

首先,要了解原码、反码、补码(简单说一下)

整数在内存中存储的形式是补码的二进制。

整数的二进制表示:有3种(原码、反码、补码)

原码:直接根据数值写出的二进制序列就是原码(32位)

反码:原码的符号位不变,其他位按位取反就是反码

补码:反码加1,就是补码

对于正整数的原码、反码、补码都相同;负数是存放在二进制的补码中,负整数的原码、反码、补码都不相同。

例如:1(正整数的原码、反码、补码都相同)

原码:0000000 00000000 00000000 00000001 反码:0000000 00000000 00000000 00000001 补码:0000000 00000000 00000000 00000001

最高位为0 ,也是符号位

例如:-1(负整数的原码、反码、补码都相同

原码:10000000 00000000 00000000 00000001 反码:11111111 11111111 11111111 11111110(按位取反,符号位不变) 补码:11111111 11111111 11111111 11111111(反码加1)

最高位为1,也是符号位

3、 << 左移运算符

先上代码(只演示负整数的,看完正整数的也会了,正整数的比较简单)

#includeint main(){int a = -5;int b = a << 1; printf("%d\n", a);printf("%d\n", b); return 0;}

结果是 -10

这是为什么呢,原因如下:

规则:左移运算是将一个二进制位的操作数按指定移动的位数向左移动,移出位被丢弃,右边移出的空位一律补0。

简单说就是:左边丢弃,右边补0

先写出 -5 的补码

原码:10000000 00000000 00000000 00000101 (最高位为1) 反码:11111111 11111111 11111111 11111010 (按位取反,符号位不变) 补码:11111111 11111111 11111111 11111011 (反码加1)

补码向左移动一位,左边去掉,右边补0,如图:

此时得到的是补码,还要反推原码才能打印

补码:11111111 11111111 11111111 11110110 反码:11111111 11111111 11111111 11110101(补码 -1 得到反码) 原码:10000000 00000000 00000000 00001010(按位取反得到原码)

此时得到的原码就可以打印了,结果是 -10

注:此时的 a 没有改变,依旧是 -5

4、>>右移运算符

先上代码(只演示负整数的,看完正整数的也会了,正整数的比较简单)

#includeint main(){int a = -5;int b = a >> 1; printf("%d\n", a);printf("%d\n", b); return 0;}

结果是:-3

这是为什么,原因如下:

右移运算是将一个二进制位的操作数按指定移动的位数向右移动,移出位被丢弃,左边移出的空位一律补0,或者补符号位,这由不同的机器而定。在使用补码作为机器数的机器中,正数的符号位为 0 ,负数的符号位为 1 。

简单说就是:(分为 2 种)

1. 逻辑右移
左边用0填充,右边丢弃。
2. 算术右移
左边用原该值的符号位填充,右边丢弃。

到底是逻辑右移还是算术右移取决于编译器

我当前使用的编译器,它采用的是算术右移

先写出 -5 的补码

原码:10000000 00000000 00000000 00000101 (最高位为1) 反码:11111111 11111111 11111111 11111010 (按位取反,符号位不变) 补码:11111111 11111111 11111111 11111011 (反码加1)

补码向右移动一位,右边丢弃,左边补符号位,如图:

此时得到的是补码,还要反推原码才能打印

补码:11111111 11111111 11111111 11111101 反码:11111111 11111111 11111111 11111100(补码 -1 得到反码) 原码:10000000 00000000 00000000 00000011(按位取反得到原码)

此时得到的原码就可以打印了,结果是 -3

注:此时的 a 没有改变,依旧是 -5

5、警告

警告⚠:
对于移位运算符,不要移动负数位,这个是标准未定义的。

例如:

int a = 5;int b = a >> -1//error

二、

1、& 按位与

先上代码:

#includeint main(){int a = 5;int b = -2;int c = a & b;printf("%d\n", c);return 0;

运行结果是:4

这是为什么,原因如下:

规则:两个二进制操作数对应位同为 1 ,结果位才为 1 ,其余情况为 0 。

先写出 5,-2 的补码

 5 的补码:00000000 00000000 00000000 00000101-2 的原码:10000000 00000000 00000000 00000010-2 的反码:11111111 11111111 11111111 11111101-2 的补码:11111111 11111111 11111111 11111110

两个二进制操作数对应位同为 1 ,结果 位 才为 1 ,其余情况为 0

​5 的补码:00000000 00000000 00000000 00000101 -2 的补码:11111111 11111111 11111111 11111110 5 & -2 的补码:00000000 00000000 00000000 00000100

此时得到的是补码,要原码才能打印

 5 &- 2 的原码:00000000 00000000 00000000 00000100(正整数原、反、补相同) 

此时打印结果是:4

2、| 按位或

先上代码

#includeint main(){int a = 5;int b = -2;int c = a | b;printf("%d\n", c);return 0;}

结果是:-1

这是为什么,原因如下:

规则:两个二进制操作数对应位只要有一个为 1 ,结果 位 就为 1 ,其余情况为 0

先写出 5,-2 的补码

​ 5 的补码:00000000 00000000 00000000 00000101-2 的原码:10000000 00000000 00000000 00000010-2 的反码:11111111 11111111 11111111 11111101-2 的补码:11111111 11111111 11111111 11111110

两个二进制操作数对应位只要有一个为 1 ,结果 位 就为 1 ,其余情况为 0

5 的补码:00000000 00000000 00000000 00000101 -2 的补码:11111111 11111111 11111111 11111110 5 | -2 的补码:11111111 11111111 11111111 11111111

此时得到的是补码,需要原码才能打印

5 | -2 的补码:11111111 11111111 11111111 111111115 | -2 的反码:11111111 11111111 11111111 111111105 | -2 的原码:10000000 00000000 00000000 00000001

此时打印结果是:-1

3、^ 按位异或

先上代码

#includeint main(){int a = 5;int b = -2;int c = a ^ b;printf("%d\n", c);return 0;}

结果是:-5

这是为什么,原因如下:

规则:两个二进制操作数对应 位 相同为 0 ,不同为 1

先写出 5,-2 的补码

​ 5 的补码:00000000 00000000 00000000 00000101-2 的原码:10000000 00000000 00000000 00000010-2 的反码:11111111 11111111 11111111 11111101-2 的补码:11111111 11111111 11111111 11111110

两个二进制操作数对应 位 相同为 0 ,不同为 1

​5 的补码:00000000 00000000 00000000 00000101 -2 的补码:11111111 11111111 11111111 11111110 5 ^ -2 的补码:11111111 11111111 11111111 11111011

此时得到的是补码,需要原码才能打印

5 ^ -2 的补码:11111111 11111111 11111111 111110115 ^ -2 的反码:11111111 11111111 11111111 111110105 ^ -2 的原码:10000000 00000000 00000000 00000101

此时打印结果是:-5

4、~ 取反

~ (取反)这是一个单目操作符,先上代码

#includeint main(){int a = 5;int c = ~a;printf("%d\n", c);return 0;}

结果是:-6

这是为什么,原因如下:

规则:一个二进制操作数,对应位为 0 ,结果位为 1 ;对应位为 1 ,结果位为 0
作用是将每位二进制取反

先写出 5 的补码

​ 5 的补码:00000000 00000000 00000000 00000101

对应位为 0 ,结果位为 1 ;对应位为1,结果位为 0

​ 5 的补码:00000000 00000000 00000000 00000101 取反:11111111 11111111 11111111 11111010

此时得到的是补码,需要原码才能打印

取反后(补码):11111111 11111111 11111111 11111010 反码:11111111 11111111 11111111 11111001 原码:10000000 00000000 00000000 00000110

此时打印的结果是:-6

4、例子

例:不能创建临时变量(第三个变量),实现两个数的交换

很容易想到的代码是两个数相减,代码如下:

#include int main(){int a = 10;int b = 20;a = a + b;b = a - b;a = a - b;printf("a = %d b = %d\n", a, b);return 0;}

但是这种代码有局限性,当 a 和 b 这两个数很大的时候,加起来超过了 int 的范围,代码就失效了

另一种的方法不易想到,就是用位操作符来实现,代码如下:

#include int main(){int a = 10;int b = 20;a = a ^ b;b = a ^ b;a = a ^ b;printf("a = %d b = %d\n", a, b);return 0;}

为什么可以交换 a 和 b ,原因留给你自己琢磨,上面已经介绍过 ^ (按位异或)了

三、最后

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