力学哥巧妙运用C语言位运算-电子工程专辑

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力学哥位运算位运算的运算分量只能是整型或字符型数据，位运算把运算对象看作是由二进位组成的位串信息，按位完成指定的运算，得到位串信息的结果。位运算符有：&(按位与)、|(按位或)、^(按位异或)、~ (按位取反)。其中，按位取反运算符是单目运算符，其余均为双目运算符。位运算符的优先级从高到低，依次为~、&、^、|，其中~的结合方向自右至左，且优先级高于算术运算符，其余运算符的结合方向都是自左至右，且优先级低于关系运算符。(1)按位与运算符(&)按位与运算将两个运算分量的对应位按位遵照以下规则进行计算： 0 & 0 = 0, 0 & 1 = 0, 1 & 0 = 0, 1 & 1 = 1。即同为 1 的位，结果为 1，否则结果为 0。例如，设3的内部表示为 000000115的内部表示为 00000101则3&5的结果为 00000001按位与运算有两种典型用法，一是取一个位串信息的某几位，如以下代码截取x的最低7位：x & 0177。二是让某变量保留某几位，其余位置0，如以下代码让x只保留最低6位：x = x & 077。以上用法都先要设计好一个常数，该常数只有需要的位是1，不需要的位是0。用它与指定的位串信息按位与。(2)按位或运算符(|)按位或运算将两个运算分量的对应位按位遵照以下规则进行计算： 0 | 0 = 0, 0 | 1 = 1, 1 | 0 = 1, 1 | 1 = 1即只要有1个是1的位，结果为1，否则为0。例如，023 | 035 结果为037。按位或运算的典型用法是将一个位串信息的某几位置成1。如将要获得最右4为1，其他位与变量j的其他位相同，可用逻辑或运算017|j。若要把这结果赋给变量j，可写成： j = 017|j(3)按位异或运算符(^)按位异或运算将两个运算分量的对应位按位遵照以下规则进行计算： 0 ^ 0 = 0, 0 ^ 1 = 1, 1 ^ 0 = 1, 1 ^ 1 = 0即相应位的值相同的，结果为 0，不相同的结果为 1。例如，013^035结果为026。异或运算的意思是求两个运算分量相应位值是否相异，相异的为1，相同的为0。按位异或运算的典型用法是求一个位串信息的某几位信息的反。如欲求整型变量j 的最右4位信息的反，用逻辑异或运算017^j，就能求得j最右4位的信息的反,即原来为1的位，结果是0,原来为0的位，结果是1。(4)按位取反运算符(~)按位取反运算是单目运算，用来求一个位串信息按位的反，即哪些为0的位，结果是1，而哪些为1的位，结果是0。例如, ~7的结果为0xfff8。取反运算常用来生成与系统实现无关的常数。如要将变量x最低6位置成0，其余位不变，可用代码x = x & ~077实现。以上代码与整数x用2个字节还是用4个字节实现无关。当两个长度不同的数据进行位运算时(例如long型数据与int型数据)，将两个运算分量的右端对齐进行位运算。如果短的数为正数，高位用0补满；如果短的数为负数，高位用1补满。如果短的为无符号整数，则高位总是用0补满。位运算用来对位串信息进行运算，得到位串信息结果。如以下代码能取下整型变量k的位串信息的最右边为1的信息位：((k-1)^k) & k。移位运算移位运算用来将整型或字符型数据作为二进位信息串作整体移动。有两个运算符： << (左移) 和 >> (右移)移位运算是双目运算，有两个运算分量,左分量为移位数据对象，右分量的值为移位位数。移位运算将左运算分量视作由二进位组成的位串信息,对其作向左或向右移位，得到新的位串信息。移位运算符的优先级低于算术运算符，高于关系运算符，它们的结合方向是自左至右。(1)左移运算符(<<)左移运算将一个位串信息向左移指定的位，右端空出的位用0补充。例如014<<2,结果为060,即48。左移时，空出的右端用0补充，左端移出的位的信息就被丢弃。在二进制数运算中，在信息没有因移动而丢失的情况下，每左移1位相当于乘2。如4 << 2，结果为16。(2)右移运算符(>>)右移运算将一个位串信息向右移指定的位，右端移出的位的信息被丢弃。例如12>>2,结果为3。与左移相反，对于小整数，每右移1位，相当于除以2。在右移时，需要注意符号位问题。对无符号数据，右移时，左端空出的位用0补充。对于带符号的数据，如果移位前符号位为0(正数)，则左端也是用0 补充；如果移位前符号位为1(负数)，则左端用0或用1补充，取决于计算机系统。对于负数右移，称用0 补充的系统为“逻辑右移”，用1补充的系统为“算术右移”。以下代码能说明读者上机的系统所采用的右移方法： printf("%d\n\n\n", -2>>4);若输出结果为-1，是采用算术右移；输出结果为一个大整数，则为逻辑右移。移位运算与位运算结合能实现许多与位串运算有关的复杂计算。设变量的位自右至左顺序编号，自0位至15位，有关指定位的表达式是不超过15的正整数。以下各代码分别有它们右边注释所示的意义： ~（~0 << n） (x >> (1+p-n)) & ~(~0 << n) new |= ((old >> row) & 1) << (15 – k) s &= ~(1 << j) for(j = 0; ((1 << j) & s) == 0; j++) ; ！为逻辑取反，表示非的意思，经过它处理后的结果为布尔型，要么为0，要么为1，!x，只要x不为0，1,2，3，都可以，那么!x的结果就是0，只有当x为0时，结果为1。如果*为真，则！*为假，反之如果*为假，则！*为真
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