c语言位运算详解
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第8章位运算C语言是为描述系统而设计的,与其它高级语言相比,它的一个重要特点是具有汇编语言的功能,这主要表现在C语言提供了特有的位运算功能。
8.1 位运算概念C语言的位运算是指在C语言中能进行二进制位的运算。
位运算包括位逻辑运算和移位运算,位逻辑运算能够方便地设置或屏蔽内存中某个字节的一位或几位,也可以对两个数按位相加等;移位运算可以对内存中某个二进制数左移或右移几位等。
为了表示数值,可以采用不同的方法,一般有:原码、反码和补码。
计算机内部是以补码形式存放数值的。
8.2 位运算符C语言提供了六种位运算,如表8-1所示。
表8-1 位运算符及含义说明:1.位运算量a,b只能是整型或字符型的数据,不能为实型数据。
2.位运算符中除按位取反运算符~为单目运算符外,其它均为双目运算符,即要求运算符的两侧各有一个运算量。
8.2.1位逻辑运算符假设a,b为整型的数据,并且设a=123(等于二进制数00000000001111011),b=152(等于二进制数00000000010011000)1.“按位与”运算符&运算规则:参加运算的两个运算量,如果两个数相应位的值都是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。
【例8-1】a的补码:00000000001111011b的补码:00000000010011000& ————————结果的补码:00000000000011000即:a&b=0x18。
2.“按位或”运算符|运算规则:参加运算的两个运算量,如果两个数相应位的值都是0,则该位的结果值为0,否则为1。
即:0 | 0 =0;0 | 1 =1;1 | 0 =1;1 | 1 =1【例8-2】a的补码:00000000001111011b的补码:00000000010011000| ————————结果的补码:00000000011111011即:a|b=0xfb。
C语言中的位运算与位字段详解位运算是计算机编程中常用的一种操作,通过对数据的二进制位进行逻辑运算来实现各种功能。
C语言作为一门底层语言,拥有丰富的位运算操作符和位字段的功能,本文将对C语言中的位运算和位字段进行详细解释。
一、位运算符C语言中常用的位运算符有以下几种:1. 按位与(&):对两个操作数的每一位进行与运算,只有对应位置的两个二进制位都为1时,结果才为1,否则为0。
2. 按位或(|):对两个操作数的每一位进行或运算,只要对应位置的两个二进制位中有一个为1时,结果就为1,否则为0。
3. 按位异或(^):对两个操作数的每一位进行异或运算,相同位置上的两个二进制位相同则为0,不同则为1。
4. 按位取反(~):对操作数的每一位进行取反运算,即1变为0,0变为1。
5. 左移(<<):将操作数的二进制位向左移动指定的位数,右侧补0。
6. 右移(>>):将操作数的二进制位向右移动指定的位数,左侧补0或者补符号位。
二、位字段位字段是一种利用位运算操作来处理数据的技术。
通过定义结构体并使用位字段语法,我们可以有效地管理和操作数据的不同部分。
位字段使用的主要目的是压缩数据的存储空间以节省内存。
在C语言中,可以通过以下语法来定义位字段:```cstruct {type field_name : width;};```其中,type表示字段的数据类型,field_name表示字段的名称,width表示字段所占的位数。
通过使用位字段,我们可以灵活地处理数据的不同部分,例如可以定义一个学生结构体,包含年龄字段、性别字段和成绩字段,每个字段的位数可以根据实际需求进行定义。
通过位字段,可以有效地节省内存空间,并且可以提高程序的执行效率。
三、位运算和位字段的应用场景1. 位运算和位字段常见的应用场景之一是对二进制数据进行处理,例如编解码、加解密等操作。
通过位运算,可以高效地对二进制数据进行处理,并且可以节省存储空间。
C语言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:95可写算式如下:000010010000010100001101 (十进制为13)可见95=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=smask)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。
C语⾔位运算⼀、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)。
main(){int a=9,b=5,c;c=a&b;printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c);}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|0000010100001101 (⼗进制为13)可见9|5=13main(){int a=9,b=5,c;c=a|b;printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c);}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)main(){int a=9;a=a^15;printf("a=%d\n",a);}4. 求反运算求反运算符~为单⽬运算符,具有右结合性。
位运算一、基本概念:1、概念:C语言提供了对二进制数中的某个位或某几位进行操作的运算符,称为位运算。
2、特点:不再将数据作为一个整体进行运算,而是对数据中的某个或某几个二进制位进行的运算。
3、用途:可直接用于编写系统程序,常用在检测和控制领域。
4、无符号数适用于只有正数和0的场合。
(可表示范围:0~2n-1)5、有符号纯整数的二进制表示有3种形式:(原码、反码、补码)(1)原码:如果用n位二进制表示一个数,用最高位表示符号,最高位为1表示负数,最高位为0表示正数,剩下的n-1位表示数值,数值部分用其绝对值表示,这种表示方法称为原码。
二进制原码的表示范围:-2n-1<x<2n-1。
例:十进制55D转换为二进制为:00110111B。
十进制-55D转换为二进制为:10110111B。
(2)反码:用n位二进制表示数据,仍然用最高位表示符号,1表示负,0表示正,剩下的n-1为表示数值(正数不做任何变换,保持不变,负数符号位不变其余各位按位取反(0变为1,1变为0)),这种表示方法称为反码。
(表示的数据范围与原码相同)例:十进制55D转换为二进制为:00110111B十进制-55D转换为二进制为:11001000B。
(3)补码:利用有模运算表示数据的一种方式。
如果用n位二进制表示数据,则系统的模是2n。
对任意一个范围在-2n-1≤x<2n-1的数X,其补码表示为:=2n+X。
[X]补例:十进制55D转换为二进制为:100000000+00110111=00110111B 十进制-55D转换为二进制为:100000000-00110111=11001000B二、位运算逻辑位运算符移位位运算符符号含义符号含义~按位取反(单目)<<左移(双目) &按位与(双目)|按位或(双目)>>右移(双目)∧按位异或(双目)1、按位与的作用:(1)全部清零:将一个需要全部清零的数与零做按位与运算。
C语言中的位运算与移位操作详解C语言中的位运算是指对数据的二进制位进行操作的一种操作方式,其中包括位与(&)、位或(|)、位异或(^)、位取反(~)等。
位运算通常用于各种底层编程和优化算法中,能够快速高效地操作二进制数据。
下面将详细介绍C语言中常用的位运算符及其操作。
1. 位与(&):将两个操作数的对应位进行与运算,只有当两个对应位都为1时,结果位才为1;否则为0。
例如,0b1101 & 0b1011 = 0b1001。
2. 位或(|):将两个操作数的对应位进行或运算,只要两个对应位中有一个为1,结果位就为1;否则为0。
例如,0b1101 | 0b1011 = 0b1111。
3. 位异或(^):将两个操作数的对应位进行异或运算,若两个对应位不同,则结果位为1;否则为0。
例如,0b1101 ^ 0b1011 = 0b0110。
4. 位取反(~):对操作数的每一位进行取反操作,将1变为0,0变为1。
例如,~0b1101 = 0b0010。
除了以上基本的位运算符,C语言还提供了左移(<<)和右移(>>)操作符,用于对操作数进行移位操作。
1. 左移(<<):将一个操作数的所有位向左移动指定的位数,移动时低位补0。
例如,0b1101 << 2 = 0b0100。
2. 右移(>>):将一个操作数的所有位向右移动指定的位数。
根据操作数的符号位和机器的具体实现,右移可能是算术右移(负数最高位补1)或逻辑右移(0填充)。
例如,0b1101 >> 1 = 0b0110(逻辑右移);0b1001 >> 1 = 0b1100(算术右移)。
位运算和移位操作在C语言中的应用非常广泛,主要用于以下几个方面:1. 位掩码:通过位与运算(&)可以用来提取操作数的指定位或者对操作数的指定位进行清零操作。
这在一些底层硬件控制或者状态管理中非常有用。
c语言位运算C语言是一种功能强大的编程语言,它提供了许多有用的特性,其中最重要的就是位运算。
C语言的位运算使开发者能够轻松构建出强大的计算机程序,可以用来实现复杂的数据处理任务。
本文将介绍C语言位运算的基本概念,深入探讨其用途及优势。
1. 位运算简介位运算是一种控制计算机位置的重要算法。
它可以使用零和一来表示整数,以节省计算机存储空间和处理时间。
它通过操纵位来创建数字,将它们组合起来,用于计算机程序的构造和操作。
由于这些数和存储的比特位数比较少,因此计算机可以快速处理运算。
2. C语言中的位运算因为C语言允许开发者进行位操作,所以可以在C语言中使用位运算。
这些位操作的种类比较多,其中最常见的是按位&,|,^,~和>>,。
它们可以用来实现复杂的数据处理任务,比如位反转、位移等。
3. 位运算的优势C语言中的位运算有以下优势:(1)可以节省内存:通过使用位运算,可以有效地减少程序所需的存储空间。
(2)可以提高效率:C语言中的位运算可以减少数据处理的时间,允许程序更快地执行。
(3)可以创建复杂的算法:位运算可以帮助开发者创建复杂的算法,可用于处理大量数据和解决复杂的问题。
4. 位运算的应用实例C语言中的位运算可以应用于多种场合,最常见的应用如下:(1)位移运算:可以使用位移运算快速地将一个数据模式向右或向左移动,这样可以有效地操纵存储内容,以便更好地处理大量的信息。
(2)标志位设置:可以使用位运算将有效的标志位设置到程序中,以此标识不同的状态,实现程序的控制。
(3)数值处理:可以使用位运算来比较两个数值大小,实现有效的比较运算。
5.论C语言位运算是一种灵活且强大的数据处理方法,可以应用于多种场合,大大提高程序的性能。
它可以节省内存并提高效率,使开发者可以构建出性能更优秀的计算机程序。
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12.1.1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)。
【例12.1】main(){int a=9,b=5,c;c=a&b;printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c);}12.1.2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|0000010100001101 (十进制为13)可见9|5=13【例12.2】main(){int a=9,b=5,c;c=a|b;printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c);}12.1.3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:00001001^0000010100001100 (十进制为12)【例12.3】main(){int a=9;a=a^5;printf("a=%d\n",a);}12.1.4求反运算求反运算符~为单目运算符,具有右结合性。