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分类: C/C++

2012-11-24 13:53:47

内容摘自:

C 位操作
C语言是一种中级语言,能对计算机硬件直接操作,这就涉及到位的概念。

一、位的概念
     我们知道,在计算机中,一字节占8位(现在的某些电脑也有占16位的),这样表示的数的范围为0-255,也即00000000-11111111。位就是里面的0和1。
         char c=100;
     实际上c应该是01100100,正好是64H。其中高位在前,低位在后。
                  |       |
                第7位   第0位

二、位逻辑运算符

         符号          描述
          &            位逻辑与
          |            位逻辑或
          ^            位逻辑异或
          ~            取补

     表 中除去最后一个运算符是单目运算符,其他都是双目运算符。这些运算符只能用于整型表达式。位逻辑运算符通常用于对整型变量进行位的设置、清零、取反、以及 对某些选定的位进行检测。在程序中一般被程序员用来作为开关标志。较低层次的硬件设备驱动程序,经常需要对输入输出设备进行位操作。

          & 运算的规则是当两个位都为1时,结果为1,否则为0;
          | 运算的规则是当两个位都为0时,结果为0,否则为1;
          ^ 运算的规则是当两个位相同时,结果为0,否则为1;
          ~ 运算的规则是当为1时结果为0,当为0时,结果为1。
  
    操作符优先级:~ & ^ |  (高-->低)

    设置位:设置某位为1,而其他位保持不变,可以使用位逻辑或运算。
         char c;
         c=c|0x40;
     这样不论c原先是多少,和01000000或以后,总能使第6位为1,而其他位不变。

    清除位:设置某位为0,而其他位保持不变。可以使用位逻辑与运算。
         c=c&0xBF;
     这样c和10111111与以后,总能使第6位为0,其他位保持不变。
     那如果想让某位为1,其他位都为0怎么办呢?

三、位移运算符
          符号              描述
           <<               左移
           >>               右移

     位移运算符作用于其左侧的变量,其右侧的表达式的值就是移动的位数,运算结果就是移动后的变量结果。
         b=a<<2;
     就是a的值左移两位并赋值为b。a本身的值并没有改变。
                
    向左移位就是在低位沙锅补0,向右移位就是在高位上补0。右移时可以保持结果的符号位,也就是右移时,如果最高位为1,是符号位,则补1而不是补0。

    程序员常常对右移运算符来实现整数除法运算,对左移运算符来实现整数乘法运算。其中用来实现乘法和除法的因子必须是2的幂次。(即 2、4、8等,对应移动的位数就是1、2、3)

     举例:输入一个整数,判断这个数中有几个二进制位1?例如输入67,输出结果应该为3。因为67的相应二进制数为00000000 01000011(0043H),有3个1出现。
     分析:要判断是不是1,只需要判断该位与1与以后是不是1就可以知道。一个整数,判断16次即可。

         main()
         {
             int num,k;
             int count=0;                /* 记录1的个数 */
             scanf(%d,&num);
             for(k=0;k<16;k++)
             {
                 if(num&1==1) count++;     /* 判断最低位是不是1 */
                 num>>=1;                  /* num右移1位 */
             }
             printf(%d\n,count);
         }

     这样每次都判断最低位是不是1,判断完以后,让前面的右移一位即可。
     对位的操作,一般程序中用的不多,但是在对计算机硬件操作时,肯定会涉及到。例如,我们以后要讲到的对串口和声卡操作就要用到一些。


自总结:


& 0   清零(置0)
& 1   保留原值

| 0   保留原值
| 1   置1

这两个操作都有保留原值的功能,这很关键。
由此,&与|的功效可以用置0和置1来区分


例:a = 1010

1. 取第二位:

即其他位置零,第二位保留原值,然后右移一位
(a&0010)>>1

或是先右移一位,然后高三位置零。
(a>>1)&0001

2. 高位第四位置0:

第四位置零,其他位保留原值。
a&0111

3.置第三位为1:

其他位保留原值,第三位置一。
a|0100

4.第三位置1,其他位置0:

(a|0100)&0100


总结
:记住四个字 “与零或一” “&0 |1”   功能对应 “置0置1”

所有需求都往这个上转化,先由此确定选用的位操作符,再看其他位是否需要保留,或者进一步选择下一步操作的位操作符。

比如:取某位,相当于其他位置0,所以就要用&操作。
再比如上方第四个例子。


异或
1 和0做异或,保持原值不变
2 一个数和自己做异或的结果为0;
3 如果a1^a2^.......aN   结果为1,则a1...aN中奇数个1;可用作奇偶校验;



a = 1001

a^1111 = 0110 //相当于取反

a^0000 = 1001 //相当于没变化

一个抑或的小例子:
题目:交换两个数,不用第三块儿内存

a ^=b;
b ^=a;
a ^=b;


a = a + b;
b = a - b;
a = a - b;

知识点:a^b^b = a; 即两次抑或相当于^0000,值不变。
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