C语言基础知识整理24位运算
位运算
位运算是C语言的重要特色，是其他计算机高级语言所没有的。
位运算是指以二进制位为对象的运算。
指针运算和位运算往往是编写系统软件所需要的。在计算机用于检测和控制领域中也要用到位运算的指针。
位运算与位运算符
位运算符
| 运算符 | 含义 | 运算符 | 含义 |
| & | 按位与 | ~ | 按位取反 |
| | | 按位或 | << | 左移 |
| ^ | 按位异或 | >> | 右移 |
//位运算符中除了“~”以外，均为二目（元）运算符。
//参加位运算的对象只能是整型或字符型的数据，不能为实型数据。
“按位与”运算 a&b
参加运算的两个数据，按二进制位进行“与”运算。如果两个相应的二进制位都为1，则该位的结果值为1；否则为0。即0&0=0，0&1=0，1&0=0，1&1=1。
若参与“&”运算的是负数，则以补码形式表示为二进制数，然后按位进行“与”运算。
特殊用途：
- 清零：与0按位与
- 取一个数中某些指定位：如取低字节可以与八进制数377按位与
- 要想将哪一位保留下来，就与一个数进行&运算，此数在该位取1。
“按位或”运算 a |b
两个对应的二进制位中只要有一个为1，该位的结果值为1。
即0|0=0，0|1=1，1|0=1，1|1=1。
常用来对一个数据的某些位置1。
“异或”运算 a^b
异或运算符“^”也称XOR运算符。若参加运算的两个二进制位异号，则得到1（真），若同号，则结果为0（假）。即0^0=0，0^1=1，1^0=1，1^1=0。
异或意思是判断两个相应的位值是否为“异”。为“异”（值不同）就取真（1）；否则为假（0）。
应用
- 使特定位翻转：与1进行异或，可达到翻转效果
- 与0相^，保留原值
- 交换两个值，不用临时变量a=a^b；b=a^b；a=a^b；
//执行前两个运算相当于b=（a^b）^b=a^（b^b）=a^0=a
//执行三个操作相当于a=（a^b）^（a^b^b）=a^a^b^b^b=0^b^0=b
“取反”运算 ~a
“~”是一个单目（元）运算符，用来对一个二进制数按位取反，即将0变1，将1变0。
如想使一个16位整数a的最低一位为0：a=a&~1
左移运算 a<
“<<”用来将一个数的各二进制位全部左移若干位。
如： a=a<<2；//将a的二进制数左移2位，右补0，高位左移后溢出，舍弃。
左移一位相当于该数乘以2。//当左移溢出被舍弃的高位不包含1时。
若a为一个字节（8位）
a的值
a的二进制形式
a<<1
a<<2
64
01000000
0
10000000
01
00000000
127
01111111
0
11111110
01
11111100
左移比乘法运算快得多，有些C编译程序自动将乘2的运算应左移一位来实现
右移运算 a>>x
“>>”为右移运算，低位舍弃，无符号数左补0。
有符号数，正数补0，负数取决于计算机系统，补0的称为“逻辑右移”，即简单右移，不考虑数的符号问题，补1的称为“算术右移”（保持原有的符号）。
右移一位相当于除以2。
位运算赋值运算符 &=，|=，>>=，<<=，^=
位运算符与赋值运算符可以组成复合赋值运算符。
不同长度的数据进行位运算
若两个数据长度不同进行位运算时，系统会将二者按右端对齐。若短数为正数，则左侧补满0；若短数为负数，则左侧补满1；无符号数，左侧补满0。
位段（位域） 类型名 [成员名]：宽度
向一个字节中的一个或几个二进制位赋值和改变其值的方法
- 人为地将一个整型变量data分为几段。
屏蔽字：把某一小段以外地信息屏蔽起来，不受影响，只使该段改变为0
data=data&~（15<<4）|（n&15）<<4//将data从右侧起第4到7位置为n
- 使用位段
C允许在一个结构体中以位为单位来指定其成员所占内存长度，这种以位为单位的成员称为“位段”或“位域”（bit field）。利用位段能够用较少的位数存储数据。
//位段的空间分配方向因机器而异。一般是由右到左进行分配的。不必过问细节
可以直接对位段进行操作。例如赋值，但是赋值要注意位段允许的最大值范围。
关于位段的定义与引用：
- 声明格式：类型名 [成员名]：宽度
位段成员的类型可以指定为unsigned int或int型。“宽度”应是一个整型常量表达式，其值应是非负的，且必须小于或等于指令类型的位长。
- 对位段组，即使实际长度只占一个字节，但也分配四个字节。如果想指定某一位段从下一个存储单元（字）存放，可以用以下形式定义：
unsigned a：3； （一个存储单元）
unsigned：0； （表示本存储单元不再存放数据）
unsigned b：3； （另一存储单元）
//本来ab应连续存放在一个存储单元（字）中，由于用了长度为0的位段，其作用是使下一个位段从下一个存储单元开始存放。//存储单元可能一个或两个字节，看编译系统
- 一个位段必须存储在同一存储单元中，不能跨两个存储单元。如果第1个单元空间不能容纳下一个位段，则该空间不用，而从下一个单元起存放该位段。
- 可以定义无名位段。
如：
unsigned a ：1；
unsigned ：2；（无名字段，这两位空间不用）
unsigned b ：3；
unsigned c ：4；
- 位段的长度不能大于存储单元的长度，也不能定义位段数组。
- 位段中的数可以用整型格式符%d、%u、%o、%x输出：printf（“%d”，data.a）；
- 位段可以在数值表达式中引用，它会被系统自动地转换成整型数。
如：data.a+5/data.b//合法
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“<<”用来将一个数的各二进制位全部左移若干位。
如： a=a<<2；//将a的二进制数左移2位，右补0，高位左移后溢出，舍弃。
左移一位相当于该数乘以2。//当左移溢出被舍弃的高位不包含1时。
若a为一个字节（8位）
| a的值 | a的二进制形式 | a<<1 | a<<2 | ||
| 64 | 01000000 | 0 | 10000000 | 01 | 00000000 |
| 127 | 01111111 | 0 | 11111110 | 01 | 11111100 |
左移比乘法运算快得多，有些C编译程序自动将乘2的运算应左移一位来实现
右移运算 a>>x
“>>”为右移运算，低位舍弃，无符号数左补0。
有符号数，正数补0，负数取决于计算机系统，补0的称为“逻辑右移”，即简单右移，不考虑数的符号问题，补1的称为“算术右移”（保持原有的符号）。
右移一位相当于除以2。
位运算赋值运算符 &=，|=，>>=，<<=，^=
位运算符与赋值运算符可以组成复合赋值运算符。
不同长度的数据进行位运算
若两个数据长度不同进行位运算时，系统会将二者按右端对齐。若短数为正数，则左侧补满0；若短数为负数，则左侧补满1；无符号数，左侧补满0。
位段（位域） 类型名 [成员名]：宽度
向一个字节中的一个或几个二进制位赋值和改变其值的方法
- 人为地将一个整型变量data分为几段。
屏蔽字：把某一小段以外地信息屏蔽起来，不受影响，只使该段改变为0
data=data&~（15<<4）|（n&15）<<4//将data从右侧起第4到7位置为n
- 使用位段
C允许在一个结构体中以位为单位来指定其成员所占内存长度，这种以位为单位的成员称为“位段”或“位域”（bit field）。利用位段能够用较少的位数存储数据。
//位段的空间分配方向因机器而异。一般是由右到左进行分配的。不必过问细节
可以直接对位段进行操作。例如赋值，但是赋值要注意位段允许的最大值范围。
关于位段的定义与引用：
- 声明格式：类型名 [成员名]：宽度
位段成员的类型可以指定为unsigned int或int型。“宽度”应是一个整型常量表达式，其值应是非负的，且必须小于或等于指令类型的位长。
- 对位段组，即使实际长度只占一个字节，但也分配四个字节。如果想指定某一位段从下一个存储单元（字）存放，可以用以下形式定义：
unsigned a：3； （一个存储单元）
unsigned：0； （表示本存储单元不再存放数据）
unsigned b：3； （另一存储单元）
//本来ab应连续存放在一个存储单元（字）中，由于用了长度为0的位段，其作用是使下一个位段从下一个存储单元开始存放。//存储单元可能一个或两个字节，看编译系统
- 一个位段必须存储在同一存储单元中，不能跨两个存储单元。如果第1个单元空间不能容纳下一个位段，则该空间不用，而从下一个单元起存放该位段。
- 可以定义无名位段。
如：
unsigned a ：1；
unsigned ：2；（无名字段，这两位空间不用）
unsigned b ：3；
unsigned c ：4；
- 位段的长度不能大于存储单元的长度，也不能定义位段数组。
- 位段中的数可以用整型格式符%d、%u、%o、%x输出：printf（“%d”，data.a）；
- 位段可以在数值表达式中引用，它会被系统自动地转换成整型数。
如：data.a+5/data.b//合法
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