C语言详细讲解位运算符的使用
作者：清风自在 流水潺潺
C语⾔既具有⾼级语⾔的特点，⼜具有低级语⾔的特性，如⽀持位运算就是其具体体现。这是因为，C语⾔最初是为取代汇编语⾔设计系统软件⽽设计的，因此C语⾔必须⽀持位运算等汇编操作。位运算就是对字节或字内的⼆进制数位进⾏测试、抽取、设置或移位等操作
一、位运算符分析
C语言中的位运算符
位运算符直接对 bit 位进行操作，其效率最高。
| & | 按位与 |
| | | 按位或 |
| ^ | 按位异或 |
| ~ | 取反 |
| << | 左移 |
| >> | 右移 |
左移和右移注意点
左操作数必须为整数类型
- char 和 short 被隐式转换为 int 后进行移位操作
右操作数的范围必须为：[0,31]
左移运算符<< 将运算数的二进制位左移
- 规则：高位丢弃，低位补0
右移运算符>> 把运算数的二进制位右移
- 规则︰高位补符号位，低位丢弃
下面一段代码：
#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;
}下面为输出结果：
注意四则运算优先级大于位运算，所以 0x01 << 2 + 3 的结果是 32。 还有就是右操作数的范围必须为：[0,31]，如果不在这个范围内，程序的输出结果由不同类型的编译器所决定，结果将不确定，就像本代码 3 << -1 一样。
二、小贴士
防错准则：
- 避免位运算符，逻辑运算符和数学运算符同时出现在一个表达式中
- 当位运算符，逻辑运算符和数学运算符需要同时参与运算时，尽量使用括号 ( ) 来表达计算次序
小技巧：
- 左移 n 位相当于乘以 2 的 n 次方，但效率比数学运算符高
- 右移 n 位相当于除以 2 的 n 次方，但效率比数学运算符高
下面看一段交换两个整型变量值的代码：
#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;
} 第一种方法需要引入第三方变量，第二种方法可能会导致越界问题，第三种的方法效率较高，且不用引入第三方变量。
注意第三种方法：执行 a = a ^ b; 后，b = a ^ b; 就相当于 b = a ^ b ^ b; 先计算后面的，就是 b = a ^ 0，结果就是 b = a；再执行a = a ^ b;相当于 a = a ^ b ^ b，即 a = a ^ b ^ a，显然结果是 b。
小知识：
A 异或 0 等于 A ，A 异或 1 等于 非A。
三、位运算与逻辑运算
位运算与逻辑运算不同：
- 位运算没有短路规则，每个操作数都参与运算
- 位运算的结果为整数，而不是 0 或 1
- 位运算优先级高于逻辑运算优先级
下面再来看一个混淆改变的判断条件：
#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;
}下面为输出结果：
可以看到，如果错把++i || ++j && ++k 写成++i | ++j & ++k，虽然都能运行，但是其中的执行细节不一样，在实际工程中可能会出现 bug，而且还不好排查。
四、小结
- 位运算符只能用于整数类型
- 左移和右移运算符的右操作数范围必须为 [0，31]
- 位运算没有短路规则，所有操作数均会求值
- 位运算的效率高于四则运算和逻辑运算
- 运算优先级：四则运算 > 位运算 > 逻辑运算
到此这篇关于C语言详细讲解位运算符的使用的文章就介绍到这了,更多相关C语言 位运算符内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！