Linux C 编程教程第 13 部分 - 位运算符（基础）

到目前为止，在这个正在进行的 C 编程教程系列中，我们已经讨论了多种运算符，例如算术运算符、逻辑运算符、关系运算符和赋值运算符。然而，还有另一种运算符是 C 编程语言不可或缺的一部分。我们正在谈论按位运算符。

您现在可能已经知道，您在 C 程序中使用的每个变量都以字节的形式存储在内存中。此外，这些字节各自被分成8位。位可以是 1 或 0。例如，如果 a 是一个值为 1 的短整数（占用两个字节），那么在内存级别上，a 的表示方式如下：

00000000 00000001

类似地，如果 b 是 3，那么它在内存中的表示方式如下：

00000000 00000011

注意：前往此处了解有关整数在内存中如何以位的形式表示的更多信息。

将要在这里讨论的按位运算符处理这些位。让我们从按位与运算符开始，它由 & 表示。它采用两个等长的二进制表示并对相应的位执行逻辑与运算。

在逻辑与运算中，只有当对应的两个位都为 1 时，结果才为 1。否则，结果为 0。因此，如果执行以下操作：

a & b

其中 a 为 1，b 为 3（如本教程开头所述），则该操作产生以下结果：

00000000 00000001

这是因为如果您对 a 和 b 的位表示进行逻辑与操作，则只有最右边的位保留为 1，而所有其他位都变为 0。以整数（或更准确地说，十进制）形式，该位表示结果为 1。

这是此操作的代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
 short a = 1;
 short b = 3;
 printf("a & b = %i", a&b);

 return 0;
}

这是这段代码的输出：

a & b = 1

就像 & 一样，还有其他位运算符。完整列表如下：

&  - AND 
|  - inclusive OR 
^  - exclusive OR 
<< - left shift 
>> - right shift 
~  - one's complement or NOT

OR 运算符 (|) 对其操作数的相应位执行逻辑包含或运算 - 如果任何位为 1，则结果位也为 1，否则结果位为 0。异或（或 XOR）运算符工作得很好很像 OR 运算符，只是如果两个位都为 0 或 1，则结果位为 0。

左移运算符将第二个操作数指定的位数移位。例如，以下行确保 a 的位向左移动 3 次。

a << 3

如果 a 是值为 1 的短整数，那么它的位表示类似于：

00000000 00000001

但是经过左移操作后，它的位表示就变成了：

00000000 00001000

所以你可以看到，每个位移动 3 次，将值为 1 的位带到第四个位置（并用 0 填充空位）。所以现在，a 的十进制值变成了 8。

在同一行中，右移运算符 (>>) 将位右移。最后，取反运算符或非运算符——这是此列表中唯一的一元运算符——反转操作数的所有位（或对每一位执行逻辑非）。例如，如果 a 是一个单字节变量，在内存中的表示方式如下：

11111110

然后，~a 会成功：

00000001

请注意，按位运算符只能应用于 char、short、int 和 long 变量（有符号和无符号）。

结论

我希望我能够弄清楚按位运算符的基本概念。当然，还有一些场景，例如在有符号值上应用移位运算符，以及我们没有在此处介绍的按位运算符的实际示例。但这些肯定会在即将推出的教程中涵盖。