C語言之位操作的示例分析

小編給大家分享一下C語言之位操作的示例分析，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

在C語言中，是可以單獨(dú)操控變量中的位的。因?yàn)镃在提供高級語言便利的同時(shí)，還能在為匯編語言所保留的級別上工作。

二進(jìn)制數(shù)、位和字節(jié)

在我們?nèi)粘Ｉ钪型ǔＪ褂玫氖M(jìn)制。

例如數(shù)字1234可以寫成：

1 *10e3 + 2 * 10e2 + 3 * 10e1 + 4 * 10e0

這種方法是基于10的冪，所以稱為以10為基底書寫的。

那么以2為基底表示的數(shù)字就是二進(jìn)制數(shù)。

例如：二進(jìn)制數(shù)1111

1 * 2e3 + 1 * 2e2 + 1 * 2e1 + 1 * 2

轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制就是：

1* 8+1* 4+1*2+1 = 15

二進(jìn)制整數(shù)

C語言用字節(jié)表示存儲(chǔ)系統(tǒng)字符集所需的大小，通常1字節(jié)為8位。

可以從左往右給這8位分別編號 7~0。在一字節(jié)中，編號是7的位被稱為高階位，編號為0的被稱為低階位，每一位的編號對應(yīng)2的相應(yīng)指數(shù)。

該字節(jié)能表示的最大的數(shù)字是把所有位設(shè)置為1：1111 1111，其值為255。最小值就是：0000 0000，其值為0。

所以1字節(jié)可以存儲(chǔ)0~255范圍內(nèi)的數(shù)字總共256個(gè)值，在ASCII碼中對應(yīng)了256個(gè)狀態(tài)。

unsigned char用1字節(jié)表示的范圍是0~255，而signed char 用1字節(jié)表示范圍是-128 ~ 127。

有符號整數(shù)

表示有符號數(shù)最簡單的方式是用1位（高階位）存儲(chǔ)符號，剩下7位表示數(shù)字。
用這種符號量表示法，1000 0001表示 -1、0000 0001表示 1。其表示范圍是 -127~127。這種方法的缺點(diǎn)是有兩個(gè)0，+0和-0，有點(diǎn)浪費(fèi)。

二進(jìn)制補(bǔ)碼方法避免了這個(gè)問題。以一字節(jié)為例：
二進(jìn)制補(bǔ)碼用1字節(jié)中的后7位表示0~127，高階位設(shè)置為0.如果高階位是1，表示的是負(fù)數(shù)。 假設(shè)一個(gè)值位組合為：1000 0000，無符號字節(jié)就表示的128，有符號字節(jié)表示-128。

要得到一個(gè)二進(jìn)制補(bǔ)碼的數(shù)的相反數(shù)，最簡單的方法是反轉(zhuǎn)每一位，然后加1。
1是0000 0001，-1就是 1111 1110 + 1，或 1111 1111。

二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)介紹

一個(gè)普通的十進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)可以這樣表示

0.234 = 2 /10 + 3 / 100 + 4 / 1000

從左往右各分母都是10的遞增次冪。

那么在二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)中，使用2的冪作為分母，比如

.1011 = 1 / 2 + 0 / 4 + 1 / 8 + 1 / 16

八進(jìn)制和十六進(jìn)制

八進(jìn)制以8為基底，用0~7表示數(shù)字。十六進(jìn)制以16作為基底，用0 ~15表示數(shù)字。但沒有單獨(dú)的數(shù)表示10 ~ 15，所以用字母 A ~F表示。

3位二進(jìn)制對應(yīng)一位八進(jìn)制

4位二進(jìn)制對應(yīng)一位十六進(jìn)制

C按位運(yùn)算符

C提供了按位邏輯運(yùn)算符和移位運(yùn)算符。

按位邏輯運(yùn)算符

4個(gè)按位邏輯運(yùn)算符都用于整形數(shù)據(jù)，包括char。

二進(jìn)制反碼或按位取反：~

一元運(yùn)算符把1變?yōu)?，把0變?yōu)?。示例：

~(0001 1100)	//表達(dá)式
 (1110 0011)	// 結(jié)果值

需要注意的是該運(yùn)算符不會(huì)改變之前變量的值，但確實(shí)創(chuàng)建了一個(gè)可以使用或賦值的新值。

按位與：&

二元運(yùn)算符通過逐位比較兩個(gè)運(yùn)算對象生成一個(gè)新值。
對于每一個(gè)位，兩個(gè)運(yùn)算對象中相應(yīng)的位都為1時(shí)，結(jié)果為1。示例：

(1001 1001) & (0011 1100)
//結(jié)果為
(0001 1000)

C有按位與和賦值結(jié)合的運(yùn)算符：&=

val &= 0247
等價(jià)于
val = val & 0247

按位或：|

二元運(yùn)算符|，對于每個(gè)位，如果兩個(gè)運(yùn)算對象中相應(yīng)的位是1，結(jié)果為1。
示例：

(1001 1001) | (0111 0010)
結(jié)果為
(1111 1011)

同時(shí)C也有這樣的運(yùn)算符：|=

按位異或：^

二元運(yùn)算符 ^，對于每一位，如果兩個(gè)運(yùn)算對象中相應(yīng)的位一個(gè)為1，但不是兩個(gè)為1，結(jié)果為1。
示例：

(1100 0001) ^ (0101 1011)
結(jié)果為
(1001 1010)

同時(shí)C也有這樣的運(yùn)算符： ^=

用法：掩碼

所謂掩碼指的是一些設(shè)置為開（1）或關(guān)（0）的位組合。
假設(shè)定義符號常量MASK為2，即（0000 0010），那么語句

val &= MASK

就是把val中除了1號位以外的所有位都設(shè)置為01號位的值不變。這個(gè)過程叫做使用掩碼，掩碼中的0隱藏了val中的其他位。
圖解：

用法：打開位（設(shè)置位）

有時(shí)需要打開一個(gè)值中的特定位，而其他位保持不變。

val |= MASK;

把val的1號位設(shè)置為1，其他位不變。

因?yàn)閨運(yùn)算符，任何位與0組合結(jié)果為本身，任何位與1組合，結(jié)果都為1。

用法：關(guān)閉位（清空位）

和打開類似，有時(shí)需要再不影響其他位的情況下關(guān)閉指定的位。
假設(shè)要關(guān)閉變量val中的1號位，MASK只有1號位為1。即：

val = val & ~MASK;

由于MASK除1號位以外全為0，那~MASK除1號位以外全為1。再使用&，任何位與1組合都為本身，所以這條語句保持除1號位以外其他各位不變。
示例：

val ^= MASK;
(0000 1111) ^ (1011 0110)
結(jié)果為
(10111001)

用法：切換位

是指打開已關(guān)閉的位，或關(guān)閉已打開的位?？梢允褂冒次划惢蜻\(yùn)算符（^)切換位。

if ((val & MASK) == MASK)
	printf("...");

val中與MASK為1的位相對應(yīng)的位都被切換了，MASK為0的位相對應(yīng)的位不變。

用法：檢查位的值

若檢查val的某一位是否為1，可設(shè)置一個(gè)掩碼剛好這個(gè)位為1.

若檢查第二位，即：

MASK為（0000 0010）

程序可以這樣寫：

if ((val & MASK) == MASK)
	printf("...");

為了避免信息漏過邊界，掩碼至少要與其覆蓋的值寬度相同。

移位運(yùn)算符

左移：<<

左移運(yùn)算符將其左側(cè)運(yùn)算對象每一位的值向左移動(dòng)其右側(cè)運(yùn)算對象指定的位數(shù)。左側(cè)運(yùn)算對象移出左末端位的值丟失，用0填充空出的位置。
示例：

(1000 0110) << 2
結(jié)果為
(0001 1000)

可以使用左移賦值運(yùn)算符（<<=)來更改變量的值。

int val = 1;	//0000 0001
val <<= 2;
結(jié)果為
0000 0100

右移：>>

右移運(yùn)算符將其左側(cè)運(yùn)算對象每一位的值向右移動(dòng)其右側(cè)運(yùn)算對象指定的位數(shù)。

對于無符號類型，用0填充空出的位置，對于有符號類型，結(jié)果取決于機(jī)器。

示例：>>=

int val = 16;	//0001 0000
val >>= 3;
結(jié)果為：
0000 0010

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