谈谈C语言中位运算你要知道的那些事儿

一、概念说明

1.概念

先来看一下位运算的概念：

1.1位运算

位运算简单来说，就是按二进制位进行运算。

位运算： 从现代计算机中所有的数据二进制的形式存储在设备中。即 0、1 两种状态，计算机对二进制数据进行的运算(+、-、*、/)都是叫位运算，即将符号位共同参与运算的运算。

了解了位运算之后，我们来看一下位运算符

1.2位运算符

关于右移：不同的编译器处理方法可能会不一样，有的会补符号位，有的会补0。

 ★小提示：
 a.逻辑位运算都是以 （bit）为单位。
 b.位运算符的操作数必须是整数/字符类型。

2.举例及补充

2.1位运算

以+为例

举一个简单的例子来看下（ + - * \）位运算：

int a = 3;
int b = 4;
int c = a + b;

计算两个数的和，因为在计算机中都是以二进制来进行运算，所以上面我们所给的 int 变量会在机器内部先转换为二进制在进行相加：

3(a): 0 0 0 0 0 0 1 1

加上(+)

4(b): 0 0 0 0 0 1 0 0

等于(=)

7(c ): 0 0 0 0 0 1 1 1

通过观察我们可以发现，相比在代码中直接使用(+、-、*、/)运算符，如果有位运算符的话，代码运行效率会不会更高，随着位运算符后续的出现，发现其实确实是这样。

下面一起来看一下位运算符：

2.2位运算符

关于每个运算符举一个简单的例子，来加深理解。

2.2.1按位与“&”

运算规则：
0 & 0 = 0  
0 & 1  =0  
1 & 0 = 0  
1 & 1 = 1
简要口诀：(同1为1，其余为0)

例如：

3 & 5
0000 0011(十进制：3)
&
0000 0101(十进制：5)
=
0000 0001 (十进制：1)

因此结果等于1(十进制)

2.2.2按位或“|”

运算规则：0 | 0 = 0   
0 | 1 = 1  
1 | 0 = 1  
1 | 1 = 1
简要口诀：同0为0，其余为1

例如：

3 | 5
0000 0011(十进制：3)
|
0000 0101(十进制：5)
=
0000 0111(十进制：7)

因此结果等于7(十进制)

2.2.3按位异或“^”

运算规则：
0 ^ 0 = 0  
0 ^ 1 = 1  
1 ^ 0 = 1  
1 ^ 1 = 0
简要口诀：相同为0，不同为1

例如：

4 ^ 7
0000 0100(十进制：4)
^
0000 0111 (十进制：7)
=
0000 0011(十进制：3)

因此结果等于3(十进制)

2.2.4按位非(取反)“~”

运算规则：
~1 = 0  
~0 = 1
简要口诀：1变0，0变1

例如：

~15
~0000 1111(十进制：~15)
=1111 0000(十进制：240)

因此结果等于240(十进制)

2.2.5左移“<<”

补充：若左移时舍弃的高位不包含1，则每左移一位，相当于该数乘以2。

例如：

1 << 2
即 1左移两位
0000 0001(十进制：1)
左移两位(<<2)后：
0000 0100(十进制：4)

结果为：4

2.2.6右移“>>”

补充： 操作数每右移一位，相当于该数除以2。

例如：

8 >> 2
即 8右移两位
0000 1000(十进制：8)
右移两位( >>2 )后：
0000 0010(十进制：2)

结果为：2

了解了这些概念之后，我们一起来看一下问题吧！

二、问题实战

自己编写了个题，仅用于学习，目的是为了加深对位运算的理解。

大家可以尝试实现一下

1.问题描述(开放题)

Problem Description

自己设计程序，要求用六种位运算符实现对两个整数的运算。

2.输入输出

Input

无

Output

两个整数经六种位运算分别得到的结果

三、源码实现(+详细注释)

1.注释版

//编码及注释：Code_流苏
//定义头文件
#include<stdio.h>

int main()
{
	//给定两个整数a和b 分别初始赋值为3和5
	//定义d e f g h i分别存储各种位运算后的值
    unsigned char a=3,b=5,c,d,e,f,g,h,i;
    // a(3): 0000 0011
    // b(5): 0000 0101 
    
    //按位与 &
    c=a&b;
    //经过按位与运算，得到c的值为0000 0001
    //以十进制输出
    printf("经过按位与运算后，可得c的值：%d\n",c);//输出结果为1
    
    //按位或 |
    a=3;
    b=5;
    d=a|b;
    //经过按位或运算，得到c的值为0000 0111
	//以十进制输出
    printf("经过按位或运算后，可得d的值：%d\n",d);//输出结果为7
    
    //按位异或 ^
    a=3;
	b=5;
	e=a^b;
	//经过按位异或运算，得到c的值为0000 0110
	//以十进制输出
	printf("经过按位异或运算后，可得e的值：%d\n",e);//输出结果为6
	
	//按位非(取反) ~
	a=3;
	b=7; //0000 0111 此处重新赋值 排除偶然性
	f=~a;
	g=~b;
	//经过按位非(取反)运算，得到f的值为1111 1100 g的值为1111 1000
	//以十进制输出
	printf("经过按位非运算后，可得f和g的值：%d %d\n",f,g);//输出结果f的值为252，g的值为248
	
	//移位 左移：>> 右移：>>
	a=3;
	b=5;
	h=a<<2;
	i=b>>2;
	//经过位移运算，得到f的值为0000 1100 g的值为0000 0001
	//以十进制输出
	printf("经过移位运算后，可得f和g的值：%d %d\n",h,i);//输出结果h的值为12，i的值为1
    return 0;//返回0，代表程序执行结束
}

关于unsigned char的解释：

unsigned char是无符号字节型，char类型变量的大小通常为1个字节（1字节=8个位），且属于整型。这就是为什么要用unsigned char的原因。

2.纯源码版

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
    unsigned char a=3,b=5,c,d,e,f,g,h,i;

    c=a&b;
    printf("经过按位与运算后，可得c的值：%d\n",c);
    
    a=3;
    b=5;
    d=a|b;
    printf("经过按位或运算后，可得d的值：%d\n",d);
    
    a=3;
	b=5;
	e=a^b;
	printf("经过按位异或运算后，可得e的值：%d\n",e);
	
	a=3;
	b=7; 
	f=~a;
	g=~b;
	printf("经过按位非运算后，可得f和g的值：%d %d\n",f,g);
	
	a=3;
	b=5;
	h=a<<2;
	i=b>>2;
	printf("经过移位运算后，可得f和g的值：%d %d\n",h,i);
	
    return 0;
}

四、输出结果展示

1.输出结果

经过按位与运算后，可得c的值：1
经过按位或运算后，可得d的值：7
经过按位异或运算后，可得e的值：6
经过按位非运算后，可得f和g的值：252 248
经过移位运算后，可得f和g的值：12 1

--------------------------------
Process exited after 0.3508 seconds with return value 0
请按任意键继续. . .

2.输出结果(图示版)

总结

到此这篇关于C语言中位运算你要知道的那些事儿的文章就介绍到这了,更多相关C语言中的位运算内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网！