C/C++语言中的位运算

在计算机程序中,数据的位是可以操作的最小数据单位,理论上可以用“位运算”来完成所有的运算和操作。

  一般的位操作是用来控制硬件的,或者做数据变换使用,但是,灵活的位操作可以有效地提高程序运行的效率。C语言提供了位运算的功能, 这使得C语言也能像汇编语言一样用来编写系统程序。

  位运算符C语言提供了六种位运算符:

  & 按位与
  | 按位或
  ^ 按位异或
  ~ 取反
  << 左移
  >> 右移

  1. 按位与运算 

按位与运算符"&"是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相与。只有对应的两个二进位均为1时,结果位才为1 ,否则为0。参与运算的数以补码方式出现。

  例如:9&5可写算式如下: 00001001 (9的二进制补码)&00000101 (5的二进制补码) 00000001 (1的二进制补码)可见9&5=1。

  按位与运算通常用来对某些位清0或保留某些位。例如把a 的高八位清 0 , 保留低八位, 可作 a&255 运算 ( 255 的二进制数为0000000011111111)。

  应用:

  a. 清零特定位 (mask中特定位置0,其它位为1,s=s&mask)
  b. 取某数中指定位 (mask中特定位置1,其它位为0,s=s&mask)


  2. 按位或运算 

按位或运算符“|”是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相或。只要对应的二个二进位有一个为1时,结果位就为1。参与运算的两个数均以补码出现。

   例如:9|5可写算式如下:

  00001001|00000101
  00001101 (十进制为13)可见9|5=13

  应用:

  常用来将源操作数某些位置1,其它位不变。 (mask中特定位置1,其它位为0 s=s|mask)

  3. 按位异或运算 

按位异或运算符“^”是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相异或当两对应的二进位相异时,结果为1。参与运算数仍以补码出现,例如9^5可写成算式如下:

  00001001^00000101 00001100 (十进制为12)

  应用:

  a. 使特定位的值取反 (mask中特定位置1,其它位为0 s=s^mask)
  b. 不引入第三变量,交换两个变量的值 (设 a=a1,b=b1)
  目 标 操 作 操作后状态
  a = a^b

b = a^b

a = a^b


  4. 求反运算 

  求反运算符~为单目运算符,具有右结合性。其功能是对参与运算的数的各二进位按位求反。例如~9的运算为: ~(0000000000001001)结果为:1111111111110110

  

5. 左移运算

   左移运算符“<<”是双目运算符。其功能把“<< ”左边的运算数的各二进位全部左移若干位,由“<<”右边的数指定移动的位数, 高位丢弃,低位补0。 其值相当于乘2。例如: a<<4 指把a的各二进位向左移动4位。如a=00000011(十进制3),左移4位后为00110000(十进制48)。

  

6. 右移运算

  右移运算符“>>”是双目运算符。其功能是把“>> ”左边的运算数的各二进位全部右移若干位,“>>”右边的数指定移动的位数。其值相当于除2。

  例如:设 a=15,a>>2 表示把000001111右移为00000011(十进制3)。对于左边移出的空位,如果是正数则空位补0,若为负数,可能补0或补1,这取决于所用的计算机系统。移入0的叫逻辑右移,移入1的叫算术右移,Turbo C采用逻辑右移。
main()

{
 unsigned a,b;
 printf("input a number: ");
 scanf("%d",&a);
 b=a>>5;
 b=b&15;
 printf("a=%d b=%d ",a,b);
}

  再看一例:

main(){
 char a=‘a‘,b=‘b‘;
 int p,c,d;
 p=a;
 p=(p<<8)|b;
 d=p&0xff;
 c=(p&0xff00)>>8;
 printf("a=%d b=%d c=%d d=%d ",a,b,c,d);

  浮点数的存储格式:

  浮点数的存储格式是符号+阶码(定点整数)+尾数(定点小数)
SEEEEEEEEMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM
即1位符号位(0为正,1为负),8位指数位,23位尾数位
浮点数存储前先转化成2的k次方形式,即:
f = A1*2^k + A2*2^(k-1) + ... + Ak +... +An*2^(-m) (Ai = {0, 1}, A1 = 1)
如5.5=2^2 + 2^0 + 2^(-1)
其中的k就是指数,加127后组成8位指数位
5.5的指数位就是2+127 = 129 = 10000001
A2A3.....An就是尾数位,不足23位后补0
所以5.5 = 01000000101000000000000000000000 = 40A00000
所以,对浮点数*2、/2只要对8位符号位+、- 即可,但不是左移、右移 

C/C++语言中的位运算

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