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C言语位运算

发布时间:2020-07-20 19:58:44 来源:网络 阅读:348 作者:yuw2016 栏目:网络安全

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:

运算符&|^~<<>>
阐明按位与按位或按位异或取反左移右移

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 <stdio.h> 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 <stdio.h> 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 <stdio.h> 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 <stdio.h> 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 <stdio.h> 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 <stdio.h> int main(){ printf("%d, %d\n", 9>>3, (-9)>>3 ); return 0; }

运转后果:
1, -2


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