位运算

定义
- 位运算的用途
位运算符
如何使用位运算符
- AND(&)运算符的用法
- OR(|)运算符的使用方法
- 如何使用XOR(^)运算符
- NOT(~)运算符的使用方法(位反转)
移位运算
- 左移(<<)运算符
- 右移(>>)运算符
- 负值的移位运算
结束语

定义

位运算是以二进制数的0或1表示的位为单位计算的。

在FLG的确认中经常使用，也是理解PC的结构不可缺少的项目。

在C语言中，通过使用后面说明的位运算符，可以简单地进行计算，所以要理解结构。

位运算的用途

PC以二进制数计算是一个简单的计算公式，因此处理速度往往会非常快。

在处理数百万到成千上万像素的图像时，通常会通过位运算来计算耗时的处理。

另外，由于内存使用量也有少的倾向，所以像微型计算机一样使用内存少的硬件的情况下，也经常用位运算来计算。

位运算符

位运算符是用于计算位的运算符。

就像我们在计算的时候想到的加法的“+”之类的东西。

位运算符的类型

位运算符	说明
&	right-aligned AND。当两者都为1时，将其设置为1，否则将其设置为0的运算符
\|	OR。只有当两者都为0时才为0。否则将其设置为1的运算符
^	XOR。当两者都是不同的值时1。其他为0的运算符
~	NOT。0是1，1是将其反转为0的运算符
>>	通过移位运算向右偏移。它类似于十进制数所说的位移动，移动所有位的位。运算方法根据考虑或不考虑符号而不同
<<	通过移位运算向左偏移

如何使用位运算符

在这里，因为C语言的编译器使用GCC，所以像“0b1010”一样，在数值的开头加上“0b”处理2进制数。

请注意，根据环境的不同，即使加上“0b”也不能作为二进制数来处理。

AND(&)运算符的用法

&运算符被标记为A&B，A和B都是1时为1，其他为0的运算符。

用程序看那个情况确认一下吧。

注意，我们通常使用printf函数来显示执行结果，但是printf函数不能显示二进制数。

因此，我们创建了一个二进制显示函数，并显示了计算结果。

#include <stdio.h>
 
// 二进制数表示的函数
void printBi(int num) {
    int len = 4;
    int bit[8];
    int x;
    
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        x = 1 << i;
        x = num & x;
        bit[len - i - 1] = x >> i;
    }
    
    printf("0b");
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%d", bit[i]);
    }
}
 
int main(void) {
    int num1, num2, result;
 
    num1 = 0b0101;
    num2 = 0b0011;
    result = num1 & num2;
    
    // 用二进制数和十进制数表示运算结果
    printf("二进制数:");
    printBi(result);
    printf("(十进制数:%d)n", result);
    
    return 0;
}

执行结果：

上述的程序，把num1和num2 AND运算的结果变量代入result。

通过比较num1和num2的相同位数的位，您可以从程序中确认只有当两者为1时才为1。

另外，简单说明二进制数表示用的函数printBi。

我们正在使用变量x检查哪个位数的值是1。

首先，在表达式“1<<i”中，数字按顺序移位。

运算符“<<”称为左移运算符，稍后将在位移运算中详细说明。

接下来，如果要使用AND运算符“&”检查的位数为1，则返回1，否则返回0。

使用右移运算符“>>”将返回的值移位到第一位，并将结果存储在数组位元素中。

然后，由于每个数字的值被存储在数组位的每个元素中，所以它一个接一个地显示。

OR(|)运算符的使用方法

|运算符被标记为A|B，它是一个运算符，如果A和B都是0，则返回0，否则是1。用程序看那个情况确认一下吧。

#include <stdio.h>
 
// 二进制数表示的函数
void printBi(int num) {
    int len = 4;
    int bit[8];
    int x;
    
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        x = 1 << i;
        x = num & x;
        bit[len - i - 1] = x >> i;
    }
    
    printf("0b");
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%d", bit[i]);
    }
}
 
int main(void) {
    int num1, num2, result;
 
    num1 = 0b0101;
    num2 = 0b0011;
    result = num1 | num2;
    
    // 用二进制数和十进制数表示运算结果
    printf("二进制数:");
    printBi(result);
    printf("(十进制数:%d)n", result);
    
    return 0;
}

执行结果：

上述的程序，num1和num2 OR运算的结果变量result代入。

通过比较num1和num2的相同位数的位，您可以从程序中确认，如果两者都为0，则为0，否则为1。

如何使用XOR(^)运算符

运算符标记为A^B，在A和B不同的情况下返回1，A和B在相同的情况下返回0。

用程序看那个情况确认一下吧。

#include <stdio.h>
 
// 二进制数表示的函数
void printBi(int num) {
    int len = 4;
    int bit[8];
    int x;
    
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        x = 1 << i;
        x = num & x;
        bit[len - i - 1] = x >> i;
    }
    
    printf("0b");
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%d", bit[i]);
    }
}
 
int main(void) {
    int num1, num2, result;
 
    num1 = 0b0101;
    num2 = 0b0011;
    result = num1 ^ num2;
    
    // 用二进制数和十进制数表示运算结果
    printf("二进制数:");
    printBi(result);
    printf("(十进制数:%d)n", result);
    
    return 0;
}

执行结果：

上述的程序，num1和num2 XOR运算，其结果变量result代入。

通过比较num1和num2的相同位数的位，您可以从程序中确认只有当两者不同时才为1。

NOT(~)运算符的使用方法(位反转)

运算符是表示为~A，A为1时为0，A为0时为1的运算符。

这被称为位反转。

在位反转的情况下，也需要考虑负值，所以我们使用char类型以8位简单易懂的方式进行解释。

int类型取决于16位或32位，因为计算结果会发生变化。

让我们在实际程序中确认一下。

#include <stdio.h>
 
// 二进制数表示的函数
void printBi(char num) {
    int len = 8;
    int bit[8];
    int x;
    
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        x = 1 << i;
        x = num & x;
        bit[len - i - 1] = x >> i;
    }
    
    printf("0b");
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%d", bit[i]);
    }
}
 
int main(void) {
    int num;
    int result;
 
    // 将0反转为1
    num = 0b00000000;
    result = ~num;
    
    // 用二进制数和十进制数表示运算结果
    printf("二进制数:");
    printBi(result);
    printf("(十进制数:%d)n", result);
    
 
    // 将1反转为0
    num = 0b00001111;
    result = ~num;
    
    // 用二进制数和十进制数表示运算结果
    printf("二进制数:");
    printBi(result);
    printf("(十进制数:%d)n", result);
    
    return 0;
}

执行结果：

二进制数：0b11111111(十进制数：-1)
二进制数：0b11110000(十进制数：-16)

上述的程序，2进制数0和2进制数1111反转表示。

可以确认，0是1，1是0，0是0。

顺便说一下，在带符号的二进制数中，最左筷子表示符号。

这叫做补数。0表示正数，1表示负数。

因此，如果在十进制数中以二进制数反转正数，则在十进制数中为负值。负值的二进制数字是通过反转所有位并添加1来创建的。

移位运算

作为应用的使用方法，解说移位运算的使用方法。

移位运算是位的位移动。

int型的话16bit还是32bit根据环境的不同而变化，所以使用char型简单易懂地用8bit进行解说。

因为以二进制数为基准来考虑，所以向左移动的话值就会翻倍，向右移动的话值就会变成1/2。

另外，需要注意的是，如果移位操作中的数字溢出，则不会成为正确的值。

左移(<<)运算符

左移运算符(<<)标记为A<<1，是将以二进制数表示的A向左移动一位数的运算符。

左移时，左侧溢出的位将被删除，右侧将添加0。

让我们在实际程序中检查左移运算。

#include <stdio.h>
 
// 二进制数表示的函数
void printBi(char num) {
    int len = 8;
    int bit[8];
    int x;
    
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        x = 1 << i;
        x = num & x;
        bit[len - i - 1] = x >> i;
    }
    
    printf("0b");
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%d", bit[i]);
    }
}
 
int main(void) {
    char num, result;
    
    // 十进制数的14用二进制数表示
    num = 0b00001110;
    printf("%dn", num);
    
    // 将num向左移位1位
    result = num << 1;
    
    // 用二进制数和十进制数表示运算结果
    printf("二进制数:");
    printBi(result);
    printf("(十进制数:%d)n", result);
    
    return 0;
}

执行结果：

14
二进制数：0b00011100(十进制数：28)

上述的程序num 2进制“0000 1110”进入，num 1位左移的结果变量result代入表示。

如果将该二进制数向左移位一位数，则为“0001 1100”，因为向左偏移位数。在右端添加了0。

如果将其修改为十进制数，则是原始值“14”乘以两倍的值“28”。

右移(>>)运算符

右移运算符(>>)标记为A>>1，是将以二进制数表示的A向右移动一位数的运算符。右移时，右侧溢出的位将被删除，左侧将添加0。

让我们在实际程序中检查右移运算。

#include <stdio.h>
 
// 二进制数表示的函数
void printBi(char num) {
    int len = 8;
    int bit[8];
    int x;
    
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        x = 1 << i;
        x = num & x;
        bit[len - i - 1] = x >> i;
    }
    
    printf("0b");
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%d", bit[i]);
    }
}
 
int main(void) {
    char num, result;
    
    // 十进制数的14用二进制数表示
    num = 0b00001110;
    printf("%dn", num);
    
    // 将num向右移位1位
    result = num >> 1;
    
    // 用二进制数和十进制数表示运算结果
    printf("二进制数:");
    printBi(result);
    printf("(十进制数:%d)n", result);
    
    return 0;
}

执行结果：

14
二进制数：0b00000111(十进制数：7)

上述的程序num 2进制“0000 1110”进入，num 1位右移的结果变量result代入表示。右移将数字移动到右边。

将“0000 1110”向右移位一位数，所以为“0000 0111”。

右边的数字将被删除，左边的数字将被添加到0。

如果将其修改为十进制数，则将原始值“14”设置为1/2的值的“7”。

负值的移位运算

移位运算包括逻辑移位和算术移位。

逻辑移位简单地移位所有的位。

在算术移位的情况下，移位最高有效位以外的位，以便符号不变。

请注意，在负数移位运算中，只有在右移的情况下，移位的部分左侧才会添加1。

让我们来看看实际的程序。

#include <stdio.h>
 
// 二进制数表示的函数
void printBi(char num) {
    int len = 8;
    int bit[8];
    int x;
    
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        x = 1 << i;
        x = num & x;
        bit[len - i - 1] = x >> i;
    }
    
    printf("0b");
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%d", bit[i]);
    }
}
 
int main(void) {
    char num, result;
    // 负值-14右移时
    num = 0b11110010;
    printf("%dn", num);
 
    result = num >> 1;
    
    // 用二进制数和十进制数表示运算结果
    printf("二进制数:");
    printBi(result);
    printf("(十进制数:%d)n", result);
    
    return 0;
}

执行结果：

-14
二进制数：0b11111001(十进制数：-7)

在上述程序中，变量num包含“1111 0010”。

在负值的情况下，左端是表示符号的位，所以即使向右移动符号也不会改变，左端进入1。因此，成为“1111 1001”。

如果将其修改为十进制数，则将原始值“-14”设置为1/2的值的“-7”。

结束语

位运算包括AND运算符、OR运算符、XOR运算符、NOT运算符、右移运算符和左移运算符。

C语言情报之位运算定义位运算符如何使用位运算符移位运算结束语

位运算

定义

位运算的用途

位运算符

如何使用位运算符

AND(&)运算符的用法

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左移(<<)运算符

右移(>>)运算符

负值的移位运算

结束语

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