包子

2.3.4位运算

数据在内存中都以二进制形式存放，如果对硬件编程，或作系统调用经常需要对数据的二进制位进行操作。通常高级语言不提供位运算符，但C语言提供了位运算符，与汇编语言的位操作相似，是C语言的优点之一。

    １．位运算符

C语言提供了六种位运算符，其优先级、结合方向、要求运算对象的个数及作用如表2.16所示。

表2.16   C语言的位运算符 

位运算的运算对象只适用于字符型和整数型数据，对其它数据类型不适用。关系表达式和逻辑表达式的值只能是1或0，而位运算表达式的值可以是0或1以外的值。

　　２．位运算符的运算规则

（１）按位取反运算符“～”

按位取反运算符是单目运算符，运算对象在运算符的右边，其运算功能是把运算对象的内容按位取反。例如：int i=199；则～i值为-200，这是因为：

整型十进制数199的二进制数是:

0000 0000 1100 0111

把它按位取反 1111 1111 0011 1000 　这个数是整型十进制数-200在内存的补码表示。

（２）左移运算符“<<”

左移运算符的左边是运算对象，右边是整型表达式，表示左移的位数。

左移时，低位(右端)补0，高位（左端）移出部分舍弃。例如：

char a=5，b；

b=a<<3；

用二进制来表示，  a的值为   0000 0101 (十进制数5)

执行语句b=a<<3；之后，b的值为  0010 1000 (十进制数40=5*2*2*2)，运算后a的值并没有改变仍为5)。左移时，若高位（左端）移出的部分均是二进制位数0，则每左移1位，相当于乘以２。可以利用左移这一特点，代替乘法，左移运算比乘法运算快得多。若高位移出的部分包含有二进制位数1，则不能用左移代替乘法运算。

（３）右移运算符“>>”

右移运算符的左边是运算对象，右边是整型表达式，表示右移的位数。

右移时，低位（右端）移出的二进制位数舍弃。对于正整数和无符号整数，高位(左端)补0；对于负数，高位(左端)补1（补码表示法最高位1表示负数）。例如：

char a=41,b；

b=a>>3；

用二进制来表示，           a的值为   0010 1001 (十进制数41)

执行语句b=a>>3；之后，  b 的值为         0000 0101 (十进制数5=41/2/2/2，注意是整数除)，运算后a的值并没有改变仍为41)。右移时，每右移1位，相当于除以２（整数除）。可以利用右移这一特点，代替除法，右移运算比除法运算快得多。但是对于负整数，右移时高位（左端）补１，则不能用右移代替除法运算。

（４）按位与运算符“&”

运算符“&” 先把两个运算对象按位对齐，再进行按位与运算，如果两个对应的位都为1，则该位的运算结果为1，否则为0。例如：int a=41&165 ；则a的值为33，运算过程用二进制表示如下，

0000 0000 0010 1001   （十进制数41）

& 0000 0000 1010 0101   （十进制数165）

0000 0000 0010 0001    (十进制数33）

按位与运算有两个特点：和二进制位数0相与则该位被清零；和二进制位数１相与则该位保留原值不变。利用这两个特点，可以指定一个数的某一位（或某几位）置0，也可以检验一个数的某一位（或某几位）是否是１。例如：a=a&3；只保留a的右端两位二进制位数。

又如：a & 4 检验变量a的右端第3位是否为１。

按位与运算符“&”和逻辑与运算符“&&”不同，对于逻辑与运算符“&&”，只要两边运算数为非0，运算结果为1。例如　41&&165 的值是1。

（５）按位异或运算符“∧”

按位异或运算符“∧”把两个运算对象按位对齐，如果对应位上的数相同，则该位的运算结果为0；如果对应位上的数不相同，运算结果为1。例如：int a=41∧165 ；则a的值为140，运算过程用二进制表示如下，

0000 0000 0010 1001   （十进制数41）

∧ 0000 0000 1010 0101   （十进制数165）

0000 0000 1000 1100    (十进制数140，运算时上、下相同取0，不同取1)

按位异或运算可以把一个数的二进制位的某一位（或某几位）翻转（0变1，1变0）。例如：a=a∧3；将变量a的最右端的二位翻转。

（６）按位或运算符“｜”

按位或运算符“｜”先把两个运算对象按位对齐，再进行按位或运算，如果两个对应的位都为0，则该位的运算结果为0，否则为1。例如：int a=41|165 ；则a的值为173，运算过程用二进制表示如下，

0000 0000 0010 1001   （十进制数41）

｜ 0000 0000 1010 0101   （十进制数165）

0000 0000 1010 1101    (十进制数173）

利用按位或运算的特点，可以指定一个数的某一位（或某几位）置1，其它位保留原值不变。例如：a=a|3；把a的右端两位二进制位数置1， 其它位保留原值不变。

a=a｜0xff；　　把a的低字节全置1，高字节保持原样。

a=a｜0xff00；　把a的高字节全置1，低字节保持原样。

（７）不同数据类型之间的位运算

如果参加位运算的两个运算对象类型不同，例如长整型（long）、整型（int）或字符型（char）数据之间的位运算。此时先将两个运算对象右端对齐，若为正数或无符号数高位补0 ，负数高位补1。

例如：9L|-200的值为　　，运算过程用二进制表示如下：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001 (十进制长整型数9L)

|  1111 1111 1111 1111 1111 1111 0011 1000 (十进制数-200，高位补1)

1111 1111 1111 1111 1111 1111 0011 1001  (十进制长整型数-199L）

（８）一个表达式中出现多个位运算符

如果在一个表达式中出现多个运算符时，应注意各运算符之间的优先关系。例如：

语句a=10&5<<3；执行后a的值为8。“<<”的优先级高于“&”，先进行位移运算。