位运算(按位与 、按位或、按位异或、取反、左移右移)
与(&) | 0&0=0 | 0&1=0 | 1&0=0 | 1&1=1 |
或(|) | 0|0=0 | 0|1=1 | 1|0=1 | 1|1=1 |
异或(^) | 0^0=0 | 0^1=1 | 1^0=1 | 1^1=0 |
(1)按位与运算(&):双目运算符,其功能是参与运算的两数对应的二进位相与,只有对应的两个二进位均为1时,结果位才为1 ,否则为0。参与运算的数以补码方式出现.
例子
6&1 = 0
6的二进制为:0110
1的二进制为:0001
0000 0110(6的补码) & 0000 0001(1的补码) = 0000 0000
(2)按位或运算(|):双目运算符,其功能是参与运算的两数对应的二进位相或,只要对应的二个二进位有一个为1时,结果位就为1。参与运算的两个数均以补码出现。
应用:常用来将源操作数某些位置0,其它位不变。
例子:
5|8 = 13
5的二进制为:0101
8的二进制为:1000
0000 0101(5的补码)| 0000 1000(8的补码) = 0000 1101 = 13
应用:常用来将源操作数某些位置1,其它位不变。
(3)按位异或运算(^):双目运算符,其功能是参与运算的两数各对应的二进位相异或,当两对应的二进位相异时,结果为1。参与运算数仍以补码出现。
例子:
9^5=12,
00001001 (9的补码)
^
00000101 (5的补码)
=
00001100 (十进制为12)
应用:
- 与0相∧,保留原值;
- 两个相同数异或,结果为0;
- 异或操作满足结合律和交换律;
- 将源操作数某些位翻转(1变0,0变1);
- 交换两个值,不用临时变量;
(4)取反运算(~):单目运算符,其功能是对参与运算的数的各二进位按位求反。
~9的运算为: ~(0000000000001001)结果为:1111111111110110
(5)左移运算符:<<
1.运算规则:
按二进制形式把所有的数字向左移动对应的位数,高位移出(舍弃),低位的空位补零。
2.语法格式: 需要移位的数字 << 移位的次数
例如: 3 << 2,则是将数字3左移2位 计算过程: 3 << 2 首先把3转换为二进制数字0000 0011,然后把该数字高位(左侧)的两个零移出,其他的数字都朝左平移2位,最后在低位(右侧)的两个空位补零。则得到的最终结果是0000 1100,则转换为十进制是12。
3.数学意义: 在数字没有溢出的前提下,对于正数和负数,左移一位都相当于乘以2的1次,左移n位就相当于乘以2的n次方。
(6)右移运算符:>>
1.运算规则:
按二进制形式把所有的数字向右移动对应的位数,低位移出(舍弃),高位的空位补符号位,即正数补零,负数补1。
2.语法格式: 需要移位的数字 >> 移位的次数
右移对符号位的处理和左移不同
例如:
11>>2
0000 1011 >> 2则得到的是0000 0010
负数10100110 >>5(假设字长为8位),则得到的是 11111101
3.数学意义:对于正数,右移一位相当于除2,右移n位相当于除以2的n次方。
在C中,左移是逻辑/算术左移(两者完全相同),右移是算术右移,会保持符号位不变.实际应用中可以根据情况用左/右移做快速的乘/除运算,这样会比循环效率高很多。
补充:
(1)二进制中负数的计算
负数以正数的补码表示
原码:一个整数按照绝对值的大小转化成二进制的数
反码:将二进制数按位取反
补码:反码加 1
(2)进制表示:
2进制用0b表示
8进制用0o表示
10进制用0d表示
16进制用0x表示
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