运算符、表达式2

3.4 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，或者进行数据变换使用，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)、I(按位或)、^(按位异或)、～(取反)、<<(左移)、>>(右移)。
3.4.1按位与运算及应用
按位与运算符“&”是双目运算符。其功能是参与运算的两个数字对应的二进制位相与。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现。
例如，985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8位清0,保留低8位，可作a&255运算(255的一进制数为0000000011111111)。

应用：

（1）清0特定位（mask中的特定位置0，其他位为1，s=s&mask）。

（2）取某数中指定位（mask中的特定位置1，其他位为0，s=s&mask）。

3.4.2 按位或运算及应用
按位或运算符“I”是双目运算符。其功能是参与运算的两个数字对应的二进制位相或。只要对应的两个二进位有一个为1时，结果位就为1。参与运算的两个数均以补码出现。

例如，9I5可写算式如下：
00001001I00000101
00001101(十进制为13)
可见9I5=13
应用常用来将源操作数某些位置1，其他位不变(mask中特定位置1，其他位为0，s=sImask)。
3.4.3按位异或运算及应用
按位异或运算符"^"是双目运算符，其功能是参与运算的两个数字对应的一进制位相异或，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:

0001001^00000101 00001100(十进制为12)

应用：

（1）是特定位的值取反（mask中特定位置1，其他位为0，s=s^mask）。

（2）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=a1^b1 a=a^ba=a1^b1,b=b1

b=a1^b1^b1 b=a^b a=a1^b1,b=a1

a=b1^a1^a1a=a^b a=b1,b=a1

 3.4.4 左移和右移
下面讨论一下左移和右移。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制位全部左移若干位，由"<<"右边的数指定移动的位数，高位、丢弃，低位、补0。
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制位全部免移若干位，">>"右边的数指定移动的位数。但注意对于有符号数，左右移时，符号位次随同移动，当为正数时，最高位补0而为负数时，符号位为飞，最高位、是补0或是补1取决于编译系统的规定。