C语言位操作初步

位操作允许程序员对单独的位进行操作，例如，早某些机器上，短整型占16位，位操作将每一位单独操作。

位操作允许程序员设置、清除、测试与其他的操作，这些操作如下表：

操作	含义
&	按位与
|	按位或
^	按位异或
~	取反
<<	左移
>>	右移

这些操作用于整型或者字符型

1、按位与（&）

Bit1	Bit2	Bit1 & Bit2
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

通常我们可把按位“与”操作 & 作为关闭某位(即将该位置0)的手段，例如我们想要关闭a数中的第3位，而又不影响其它位的现状，可以用一个数0xF7，即二进制数1111 0111去与a数作按位“与”运算：
    0x88 1000 1000 a数
& 0xF7 1111 0111 屏蔽数
   =       1000 0000

注意，这个数除第3位为0外，其它各位均为1，操作的结果只会将a数中的第3位置0，而a数的其它位不受影响。也就是说，若需要某个数的第n位关闭，只需要将该数与另一个数按位相与，另一个数除了相应的第n位为0外，其它各位都为1，以起到对其它各位的屏蔽作用。

应用举例：判断一个数字的奇偶性

由于在二进制下，当最后一个数字为0，则此数字为偶数，若为1则此数为奇数

代码如下：

int even(const int value)
{
    return ((value & 1)==0);
}

 

2、按位或（|）

Bit1	Bit2	Bit1 | Bit2
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

通常我们可把按位“或”操作 | 作为置位(即将该位置1)的手段，例如我们想要将a数中的第0位和1位置1，而又不影响其它位的现状，可以用一个数0x03，即二进制数00000011去与a数作按位“或”运算：

  0x88 1000 1000 a数
| 0x03 0000 0011 屏蔽数
   =     1000 1011

注意，这个数除第0、1位为1外，其它各位均为0，操作的结果只会将a数中的第0、1位置1，而a数的其它位不受影响。也就是说，若需要某个数的第n位置1，只需要将该数与另一个数按位相“或”，另一个数除了相应的第n位为1外，其它各位都为0，以起到对其它各位的屏蔽作用。

3、按位异或（^）

Bit1	Bit2	Bit1 ^ Bit2
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

 

按位“异或”运算 ^ 具有一些特殊的应用，介绍如下：

① 按位“异或”运算可以使特定的位取反
例如：我们想让a数中的最低位和最高位取反，只要用0x81，即二进制数10000001去与它作按位“异或”运算，其运算结果同上式。经过操作后，最高位的值已经由1变0，而最低位的值也已经由0变1，起到了使这两位翻转的效果。其它位的状态保持不变。
可以看到，这个数除最低位、最高位为1外，其它各位均为0，操作的结果只会将a数中的第0、7位取反，而a数的其它位不受影响。也就是说，若需要某个数的第n位取反，只需要将该数与另一个数按位相“异或”，另一个数除了相应的第n位为1外，其它各位都为0，以起到对其它各位的屏蔽作用。上面的运算可以用a = a ^ (0x81) 来表示，也可以用a ^ =(0x81) 来表达。

② 直接交换两个变量的值
例如，若有变量a = 3，b = 4，想要交换它们的值，可以做如下一组操作：
a ^ = b
b ^ = a
a ^ = b

首先，a ^ = b:
    a 0000 0011
^ b 0000 0100
a = 0000 0111

其次，b ^ = a:
    b 0000 0100
^ a  0000 0111
b =  0000 0011

最后，a ^ = b:
    a 0000 0111
^ b  0000 0011
a =  0000 0100

这样，a、b两个变量中的值就进行了对调。

4、按位取非（~）

Bit	~Bit
0	1
1	0

5、左移操作（<<）与右移操作（>>）

对于x，x<<n相当于x^n，x>>n相当于x/(2^n)

6、右移操作详解：

右移操作相当的诡异，当一个变量进行右移操作，C语言需要填充左边空的比特位

然而对于有符号变量，C使用符号位，如下表：

	signed char	signed char	unsigned char
表达式	9>>2	-8>>2	248>>2
Binary Value>>2	0000 1010>>2	1111 1000>>2	1111 1000>>2
结果	??00 0010	??11 1110	??11 1110
填充	Sign Bit(0)	Sign Bit(1)	0
最终结果（二进制）	0000 0010	1111 1110	0011 1110
最终结果（短整型）	2	-2	62