C 语言中的按位运算符

在算术逻辑单元（位于CPU内部）中，加法、减法、乘法和除法等数学运算是以位级别进行的。要在C语言编程中执行位级别操作，需要使用位运算符。

按位AND运算符 &

当两个操作数的对应位都为1时，按位AND的输出为1。如果操作数的任何一位为0，则对应位的计算结果为0。

在C语言编程中，按位AND运算符用&表示。

假设对整数12和25执行按位AND运算。

12 = 00001100 (In Binary)
25 = 00011001 (In Binary)

Bit Operation of 12 and 25
  00001100
& 00011001
  ________
  00001000  = 8 (In decimal)

示例1：按位AND

#include <stdio.h>

int main() {

    int a = 12, b = 25;
    printf("Output = %d", a & b);

    return 0;
}

输出

Output = 8

按位OR运算符 |

当两个操作数的至少一个对应位为1时，按位OR的输出为1。在C语言编程中，按位OR运算符用|表示。

12 = 00001100 (In Binary)
25 = 00011001 (In Binary)

Bitwise OR Operation of 12 and 25
  00001100
| 00011001
  ________
  00011101  = 29 (In decimal)

示例2：按位OR

#include <stdio.h>

int main() {

    int a = 12, b = 25;
    printf("Output = %d", a | b);

    return 0;
}

输出

Output = 29

按位XOR（异或）运算符 ^

当两个操作数的对应位相反时，按位XOR运算符的结果为1。它用^表示。

12 = 00001100 (In Binary)
25 = 00011001 (In Binary)

Bitwise XOR Operation of 12 and 25
  00001100
^ 00011001
  ________
  00010101  = 21 (In decimal)

示例3：按位XOR

#include <stdio.h>

int main() {

    int a = 12, b = 25;
    printf("Output = %d", a ^ b);

    return 0;
}

输出

Output = 21

按位补码运算符 ~

按位补码运算符是单目运算符（只作用于一个操作数）。它将1变为0，将0变为1。它用~表示。

35 = 00100011 (In Binary)

Bitwise complement Operation of 35
~ 00100011 
  ________
  11011100  = 220 (In decimal)

C语言编程中按位补码运算符的曲折之处

35（~35）的按位补码是-36而不是220，这是为什么？

对于任何整数n，n的按位补码将是-(n + 1)。要理解这一点，您需要了解2的补码。

2 的补码

二进制数的补码运算。一个数的2的补码等于该数的补码加1。例如

 Decimal         Binary           2's complement 
   0            00000000           -(11111111+1) = -00000000 = -0(decimal)
   1            00000001           -(11111110+1) = -11111111 = -256(decimal)
   12           00001100           -(11110011+1) = -11110100 = -244(decimal)
   220          11011100           -(00100011+1) = -00100100 = -36(decimal)

Note: Overflow is ignored while computing 2's complement.

35的按位补码是220（十进制）。220的2的补码是-36。因此，输出是-36而不是220。

任何数N的按位补码是-(N+1)。方法如下

bitwise complement of N = ~N (represented in 2's complement form)
2'complement of ~N= -(~(~N)+1) = -(N+1)

示例4：按位补码

#include <stdio.h>

int main() {

    printf("Output = %d\n", ~35);
    printf("Output = %d\n", ~-12);

    return 0;
}

输出

Output = -36
Output = 11

C语言编程中的移位运算符

C语言编程中有两个移位运算符

• 右移运算符
• 左移运算符。

右移运算符

右移运算符将所有位向右移动指定的位数。它用>>表示。

212 = 11010100 (In binary)
212 >> 2 = 00110101 (In binary) [Right shift by two bits]
212 >> 7 = 00000001 (In binary)
212 >> 8 = 00000000 
212 >> 0 = 11010100 (No Shift)

左移运算符

左移运算符将所有位向左移动指定的位数。左移运算符产生的空位会被0填充。左移运算符的符号是<<。

212 = 11010100 (In binary)
212<<1 = 110101000 (In binary) [Left shift by one bit]
212<<0 = 11010100 (Shift by 0)
212<<4 = 110101000000 (In binary) =3392(In decimal)

示例#5：移位运算符

#include <stdio.h>

int main() {

    int num=212, i;

    for (i = 0; i <= 2; ++i) {
        printf("Right shift by %d: %d\n", i, num >> i);
    }
    printf("\n");

    for (i = 0; i <= 2; ++i) {
        printf("Left shift by %d: %d\n", i, num << i);
    
    }

    return 0;
}

Right Shift by 0: 212
Right Shift by 1: 106
Right Shift by 2: 53

Left Shift by 0: 212
Left Shift by 1: 424
Left Shift by 2: 848