C語言詳細(xì)講解位運(yùn)算符的使用

更新時(shí)間：2022年04月19日 15:35:02 作者：清風(fēng)自在?流水潺潺

C語?既具有?級(jí)語?的特點(diǎn)，?具有低級(jí)語?的特性，如?持位運(yùn)算就是其具體體現(xiàn)。這是因?yàn)?，C語?最初是為取代匯編語?設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件?設(shè)計(jì)的，因此C語?必須?持位運(yùn)算等匯編操作。位運(yùn)算就是對(duì)字節(jié)或字內(nèi)的?進(jìn)制數(shù)位進(jìn)?測(cè)試、抽取、設(shè)置或移位等操作

一、位運(yùn)算符分析

C語言中的位運(yùn)算符

位運(yùn)算符直接對(duì) bit 位進(jìn)行操作，其效率最高。

&	按位與
\|	按位或
^	按位異或
~	取反
<<	左移
>>	右移

左移和右移注意點(diǎn)

左操作數(shù)必須為整數(shù)類型

char 和 short 被隱式轉(zhuǎn)換為 int 后進(jìn)行移位操作

右操作數(shù)的范圍必須為：[0,31]

左移運(yùn)算符<< 將運(yùn)算數(shù)的二進(jìn)制位左移

規(guī)則：高位丟棄，低位補(bǔ)0

右移運(yùn)算符>> 把運(yùn)算數(shù)的二進(jìn)制位右移

規(guī)則︰高位補(bǔ)符號(hào)位，低位丟棄

下面一段代碼：

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("%d\n", 3 << 2); 
    printf("%d\n", 3 >> 1); 
    printf("%d\n", -1 >> 1); 
    printf("%d\n", 0x01 << 2 + 3);
    printf("%d\n", 3 << -1); // oops!
    return 0;
}

下面為輸出結(jié)果：

注意四則運(yùn)算優(yōu)先級(jí)大于位運(yùn)算，所以 0x01 << 2 + 3 的結(jié)果是 32。還有就是右操作數(shù)的范圍必須為：[0,31]，如果不在這個(gè)范圍內(nèi)，程序的輸出結(jié)果由不同類型的編譯器所決定，結(jié)果將不確定，就像本代碼 3 << -1 一樣。

二、小貼士

防錯(cuò)準(zhǔn)則：

避免位運(yùn)算符，邏輯運(yùn)算符和數(shù)學(xué)運(yùn)算符同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)表達(dá)式中
當(dāng)位運(yùn)算符，邏輯運(yùn)算符和數(shù)學(xué)運(yùn)算符需要同時(shí)參與運(yùn)算時(shí)，盡量使用括號(hào) ( ) 來表達(dá)計(jì)算次序

小技巧：

左移 n 位相當(dāng)于乘以 2 的 n 次方，但效率比數(shù)學(xué)運(yùn)算符高
右移 n 位相當(dāng)于除以 2 的 n 次方，但效率比數(shù)學(xué)運(yùn)算符高

下面看一段交換兩個(gè)整型變量值的代碼：

#include <stdio.h>
 
#define SWAP1(a,b)  \
{                   \
    int t = a;      \
    a = b;          \
    b = t;          \
}    
 
#define SWAP2(a,b)  \
{                   \
    a = a + b;      \
    b = a - b;      \
    a = a - b;      \
}     
 
#define SWAP3(a,b)  \
{                   \
    a = a ^ b;      \
    b = a ^ b;      \
    a = a ^ b;      \
}   
 
int main()   
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    
    //printf("a = %d\n", a);
    //printf("b = %d\n", b);
    
    SWAP1(a,b);
    
    printf("a = %d\n", a);
    printf("b = %d\n\n", b);
    
    a = 1;
    b = 2;
    
    SWAP2(a,b);
    
    printf("a = %d\n", a);
    printf("b = %d\n\n", b);
    
    a = 1;
    b = 2;
    SWAP3(a,b);
    
    printf("a = %d\n", a);
    printf("b = %d\n\n", b);   
    
    return 0;
}

第一種方法需要引入第三方變量，第二種方法可能會(huì)導(dǎo)致越界問題，第三種的方法效率較高，且不用引入第三方變量。

注意第三種方法：執(zhí)行 a = a ^ b; 后，b = a ^ b; 就相當(dāng)于 b = a ^ b ^ b; 先計(jì)算后面的，就是 b = a ^ 0，結(jié)果就是 b = a；再執(zhí)行a = a ^ b;相當(dāng)于 a = a ^ b ^ b，即 a = a ^ b ^ a，顯然結(jié)果是 b。

小知識(shí)：

A 異或 0 等于 A ，A 異或 1 等于非A。

三、位運(yùn)算與邏輯運(yùn)算

位運(yùn)算與邏輯運(yùn)算不同：

位運(yùn)算沒有短路規(guī)則，每個(gè)操作數(shù)都參與運(yùn)算
位運(yùn)算的結(jié)果為整數(shù)，而不是 0 或 1
位運(yùn)算優(yōu)先級(jí)高于邏輯運(yùn)算優(yōu)先級(jí)

下面再來看一個(gè)混淆改變的判斷條件：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    int k = 0;
    if( ++i | ++j & ++k )
    {
        printf("Run here...\n");
    }
    printf("i = %d, j = %d, k = %d\n\n", i, j, k);
    i = 0;
    j = 0;
    k = 0;
     if( ++i || ++j && ++k )
    {
        printf("Run here...\n");
    }
    printf("i = %d, j = %d, k = %d\n\n", i, j, k);
    return 0;
}

下面為輸出結(jié)果：