【C语言初阶】操作符之 位运算符详解(“ << ”,“ >> ”,“ & ”,“ | ”,“ ^ ”,“ ~ ”)

简介: 目录C语言中六种位运算符:一、位移运算符1、移位运算符简介2、先要了解一点3、 << 左移运算符4、>>右移运算符5、警告二、1、& 按位与2、| 按位或3、^ 按位异或

目录

C语言中六种位运算符:

一、位移运算符

1、移位运算符简介

2、先要了解一点

3、 << 左移运算符

4、>>右移运算符

5、警告

二、

1、& 按位与

2、| 按位或

3、^ 按位异或


C语言中六种位运算符:

& 按位与

| 按位或

^ 按位异或

~取反

>>右移

<<左移

位运算符用来对二进制位进行操作,C语言中提供了如上表所示的位运算符。

位运算符中,除 ~ (取反)以外,其余均为双目运算符。

位运算符操作数只能为整型和字符型数据。

一、位移运算符

1、移位运算符简介

在C语言中,移位运算符有双目移位运算符:<<(左移)和>>(右移)。

左移运算是将一个二进制位的操作数按指定移动的位数向左移动,移出位被丢弃,右边移出的空位一律补 0 。

左移运算是将一个二进制位的操作数按指定移动的位数向左移动,移出位被丢弃,右边移出的空位一律补 0 。


右移运算是将一个二进制位的操作数按指定移动的位数向右移动,移出位被丢弃,左边移出的空位一律补 0 ,或者补符号位,这由不同的机器而定。在使用补码作为机器数的机器中,正数的符号位为  0 ,负数的符号位为 1 。

听不懂是吧,接下来且听我详解。

2、先要了解一点

首先,要了解原码、反码、补码(简单说一下)

整数在内存中存储的形式是补码的二进制。

整数的二进制表示:有3种(原码、反码、补码)

原码:直接根据数值写出的二进制序列就是原码(32位)

反码:原码的符号位不变,其他位按位取反就是反码

补码:反码加1,就是补码

对于正整数的原码、反码、补码都相同;负数是存放在二进制的补码中,负整数的原码、反码、补码都不相同。

例如:1(正整数的原码、反码、补码都相同)

1.原码:0000000000000000000000000000001反码:0000000000000000000000000000001补码:0000000000000000000000000000001


最高位为0 ,也是符号位

例如:-1(负整数的原码、反码、补码都相同

1.原码:10000000000000000000000000000001反码:11111111111111111111111111111110(按位取反,符号位不变)补码:11111111111111111111111111111111(反码加1)


最高位为1,也是符号位

3、 << 左移运算符

先上代码(只演示负整数的,看完正整数的也会了,正整数的比较简单)

1.#include<stdio.h>intmain()
{
inta=-5;
intb=a<<1;
printf("%d\n", a);
printf("%d\n", b);
return0;
}

结果是 -10

image.png

这是为什么呢,原因如下:

规则:左移运算是将一个二进制位的操作数按指定移动的位数向左移动,移出位被丢弃,右边移出的空位一律补0。

简单说就是:左边丢弃,右边补0

先写出 -5 的补码

原码:10000000000000000000000000000101(最高位为1)反码:11111111111111111111111111111010(按位取反,符号位不变)补码:11111111111111111111111111111011(反码加1)1.

补码向左移动一位,左边去掉,右边补0,如图:

image.png

此时得到的是补码,还要反推原码才能打印

1.补码:11111111111111111111111111110110反码:11111111111111111111111111110101(补码-1得到反码)原码:10000000000000000000000000001010(按位取反得到原码)

此时得到的原码就可以打印了,结果是 -10

注:此时的 a 没有改变,依旧是 -5

4、>>右移运算符

先上代码(只演示负整数的,看完正整数的也会了,正整数的比较简单)

1.#include<stdio.h>intmain()
{
inta=-5;
intb=a>>1;
printf("%d\n", a);
printf("%d\n", b);
return0;
}

结果是:-3

image.png

这是为什么,原因如下:

右移运算是将一个二进制位的操作数按指定移动的位数向右移动,移出位被丢弃,左边移出的空位一律补0,或者补符号位,这由不同的机器而定。在使用补码作为机器数的机器中,正数的符号位为 0 ,负数的符号位为 1 。

简单说就是:(分为 2 种)

1. 逻辑右移

左边用0填充,右边丢弃。

2. 算术右移

左边用原该值的符号位填充,右边丢弃。

到底是逻辑右移还是算术右移取决于编译器

我当前使用的编译器,它采用的是算术右移

先写出 -5 的补码

1.原码:10000000000000000000000000000101(最高位为1)反码:11111111111111111111111111111010(按位取反,符号位不变)补码:11111111111111111111111111111011(反码加1)

补码向右移动一位,右边丢弃,左边补符号位,如图:

image.png

此时得到的是补码,还要反推原码才能打印

补码:11111111111111111111111111111101反码:11111111111111111111111111111100(补码-1得到反码)原码:10000000000000000000000000000011(按位取反得到原码)1.

此时得到的原码就可以打印了,结果是 -3

注:此时的 a 没有改变,依旧是 -5

5、警告

警告⚠:
对于移位运算符,不要移动负数位,这个是标准未定义的。

例如:

1.inta=5;
intb=a>>-1//error

二、

1、& 按位与

先上代码:

1.#include<stdio.h>intmain()
{
inta=5;
intb=-2;
intc=a&b;
printf("%d\n", c);
return0;

运行结果是:4

image.png

这是为什么,原因如下:

规则:两个二进制操作数对应位同为 1 ,结果位才为 1 ,其余情况为 0 。

先写出 5,-2 的补码

1.5的补码:00000000000000000000000000000101-2的原码:10000000000000000000000000000010-2的反码:11111111111111111111111111111101-2的补码:11111111111111111111111111111110

两个二进制操作数对应位同为 1 ,结果 位 才为 1 ,其余情况为 0

5的补码:00000000000000000000000000000101-2的补码:111111111111111111111111111111105&-2的补码:00000000000000000000000000000100

此时得到的是补码,要原码才能打印

1.5&-2的原码:00000000000000000000000000000100(正整数原、反、补相同)

此时打印结果是:4

2、| 按位或

先上代码

1.#include<stdio.h>intmain()
{
inta=5;
intb=-2;
intc=a|b;
printf("%d\n", c);
return0;
}

结果是:-1

image.png

这是为什么,原因如下:

规则:两个二进制操作数对应位只要有一个为 1 ,结果 位 就为 1 ,其余情况为 0

先写出 5,-2 的补码

5的补码:00000000000000000000000000000101-2的原码:10000000000000000000000000000010-2的反码:11111111111111111111111111111101-2的补码:11111111111111111111111111111110

两个二进制操作数对应位只要有一个为 1 ,结果 位 就为 1 ,其余情况为 0

5的补码:00000000000000000000000000000101-2的补码:111111111111111111111111111111105|-2的补码:11111111111111111111111111111111

此时打印结果是:-1

3、^ 按位异或

先上代码

#include<stdio.h>intmain()
{
inta=5;
intb=-2;
intc=a^b;
printf("%d\n", c);
return0;
}

结果是:-5

image.png

这是为什么,原因如下:

规则:两个二进制操作数对应 位 相同为 0 ,不同为 1

先写出 5,-2 的补码

5的补码:00000000000000000000000000000101-2的原码:10000000000000000000000000000010-2的反码:11111111111111111111111111111101-2的补码:11111111111111111111111111111110

两个二进制操作数对应 位 相同为 0 ,不同为 1

5的补码:00000000000000000000000000000101-2的补码:111111111111111111111111111111105^-2的补码:11111111111111111111111111111011

此时得到的是补码,需要原码才能打印

5^-2的补码:111111111111111111111111111110115^-2的反码:111111111111111111111111111110105^-2的原码:10000000000000000000000000000101

此时打印结果是:-5

4、~ 取反

~ (取反)这是一个单目操作符,先上代码

#include<stdio.h>intmain()
{
inta=5;
intc=~a;
printf("%d\n", c);
return0;
}

结果是:-6

image.png

这是为什么,原因如下:

规则:一个二进制操作数,对应位为 0 ,结果位为 1 ;对应位为 1 ,结果位为 0

作用是将每位二进制取反

先写出 5 的补码

5的补码:00000000000000000000000000000101

对应位为 0 ,结果位为 1 ;对应位为1,结果位为 0

5的补码:00000000000000000000000000000101取反:11111111111111111111111111111010

此时得到的是补码,需要原码才能打印

取反后(补码):11111111111111111111111111111010反码:11111111111111111111111111111001原码:10000000000000000000000000000110

此时打印的结果是:-6

4、例子

例:不能创建临时变量(第三个变量),实现两个数的交换

很容易想到的代码是两个数相减,代码如下:

#include <stdio.h>intmain()
{
inta=10;
intb=20;
a=a+b;
b=a-b;
a=a-b;
printf("a = %d b = %d\n", a, b);
return0;
}

但是这种代码有局限性,当 a 和 b 这两个数很大的时候,加起来超过了 int 的范围,代码就失效了

另一种的方法不易想到,就是用位操作符来实现,代码如下:

#include <stdio.h>intmain()
{
inta=10;
intb=20;
a=a^b;
b=a^b;
a=a^b;
printf("a = %d b = %d\n", a, b);
return0;
}

为什么可以交换 a 和 b ,原因留给你自己琢磨,上面已经介绍过 ^ (按位异或)了

三、最后

文章到这就结束了,希望对你有帮助,觉得文章不错就点个赞吧。

文章有什么问题可以留言,感谢支持!!

相关文章
|
1月前
|
存储 网络协议 C语言
【C语言】位操作符详解 - 《开心消消乐》
位操作符用于在位级别上进行操作。C语言提供了一组位操作符,允许你直接操作整数类型的二进制表示。这些操作符可以有效地处理标志、掩码、位字段等低级编程任务。
84 8
|
1月前
|
C语言
【C语言】逻辑操作符详解 - 《真假美猴王 ! 》
C语言中有三种主要的逻辑运算符:逻辑与(`&&`)、逻辑或(`||`)和逻辑非(`!`)。这些运算符用于执行布尔逻辑运算。
72 7
|
5月前
|
存储 C语言 索引
【C语言篇】操作符详解(下篇)
如果某个操作数的类型在上⾯这个列表中排名靠后,那么⾸先要转换为另外⼀个操作数的类型后执⾏运算。
89 0
|
5月前
|
程序员 编译器 C语言
【C语言篇】操作符详解(上篇)
这是合法表达式,不会报错,但是通常达不到想要的结果, 即不是保证变量 j 的值在 i 和 k 之间。因为关系运算符是从左到右计算,所以实际执⾏的是下⾯的表达式。
317 0
|
3月前
|
存储 缓存 C语言
【c语言】简单的算术操作符、输入输出函数
本文介绍了C语言中的算术操作符、赋值操作符、单目操作符以及输入输出函数 `printf` 和 `scanf` 的基本用法。算术操作符包括加、减、乘、除和求余,其中除法和求余运算有特殊规则。赋值操作符用于给变量赋值,并支持复合赋值。单目操作符包括自增自减、正负号和强制类型转换。输入输出函数 `printf` 和 `scanf` 用于格式化输入和输出,支持多种占位符和格式控制。通过示例代码详细解释了这些操作符和函数的使用方法。
58 10
|
3月前
|
存储 编译器 C语言
【C语言】简单介绍进制和操作符
【C语言】简单介绍进制和操作符
214 1
|
3月前
|
存储 编译器 C语言
初识C语言5——操作符详解
初识C语言5——操作符详解
195 0
|
5月前
|
C语言
C语言操作符(补充+面试)
C语言操作符(补充+面试)
51 6
|
5月前
|
存储 编译器 C语言
十一:《初学C语言》— 操作符详解(上)
【8月更文挑战第12天】本篇文章讲解了二进制与非二进制的转换;原码反码和补码;移位操作符及位操作符,并附上多个教学代码及代码练习示例
65 0
十一:《初学C语言》—  操作符详解(上)
|
6月前
|
编译器 C语言
【C语言初阶】指针篇—下
【C语言初阶】指针篇—下