C语言位运算

一 取出每一个bit位的值

  取出每一个bit位的值，是0或者1。

#include 

int main()
{	
	char byData = 0x36; //0110 1100

	int n0, n1, n2, n3, n4, n5, n6, n7;
	n0 = (byData & 0x01) == 0x01 ? 1 : 0;
	n1 = (byData & 0x02) == 0x02 ? 1 : 0;
	n2 = (byData & 0x04) == 0x04 ? 1 : 0;
	n3 = (byData & 0x08) == 0x08 ? 1 : 0;
	n4 = (byData & 0x10) == 0x10 ? 1 : 0;
	n5 = (byData & 0x20) == 0x20 ? 1 : 0;
	n6 = (byData & 0x40) == 0x40 ? 1 : 0;
	n7 = (byData & 0x80) == 0x80 ? 1 : 0;
	printf("0-%d, 1-%d, 2-%d, 3-%d, 4-%d, 5-%d, 6-%d, 7-%d\n", n0, n1, n2, n3, n4, n5, n6, n7);
	return 0;
}

二 算术移位和逻辑移位

  算术移位和逻辑移位主要是针对右移而言：算数移位用符号位作为填充，逻辑移位不填充直接补零。
  而左移时总是移位，然后补零。
  例如：
  1、127的补码：0111 1111（127>>1）
  右移一位： 0011 1111 -> 原码同补码一样 对应十进制：63
  右移二位： 0001 1111 -> 原码同补码一样 对应十进制：31
  右移三位： 0000 1111 -> 原码同补码一样 对应十进制：15
  右移四位： 0000 0111 -> 原码同补码一样 对应十进制：7
  右移五位： 0000 0011 -> 原码同补码一样 对应十进制：3
  右移六位： 0000 0001 -> 原码同补码一样 对应十进制：1
  右移七位： 0000 0000 -> 原码同补码一样 对应十进制：0
  右移八位： 0000 0000 -> 原码同补码一样 对应十进制：0
  2、-128的补码：1000 0000
  右移一位： 1100 0000 -> 这个补码对应的原码为：1100 0000 对应十进制：-64
  右移二位： 1110 0000 -> 这个补码对应的原码为：1010 0000 对应十进制：-32
  右移三位： 1111 0000 -> 这个补码对应的原码为：1001 0000 对应十进制：-16
  右移四位： 1111 1000 -> 这个补码对应的原码为：1000 1000 对应十进制：-8
  右移五位： 1111 1100 -> 这个补码对应的原码为：1000 0100 对应十进制：-4
  右移六位： 1111 1110 -> 这个补码对应的原码为：1000 0010 对应十进制：-2
  右移七位： 1111 1111 -> 这个补码对应的原码为：1000 0001 对应十进制：-1
  右移八位： 1111 1111 -> 这个补码对应的原码为：1000 0001 对应十进制：-1

三 移位与乘除法的关系

  移位实现的乘除法比直接乘除的效率高很多。

a=a*4;
b=b/4;

  可以改为：

a=a<<2;
b=b>>2;

  说明：除2 = 右移1位，乘2 = 左移1位，除4 = 右移2位，乘4 = 左移2位，除8 = 右移3位，乘8 = 左移3位。通常如果需要乘以或除以2的n次方，都可以用移位的方法代替。
  大部分的C编译器，用移位的方法得到代码比调用乘除法子程序生成的代码效率高。
  实际上，只要是乘以或除以一个整数，均可以用移位的方法得到结果，如：$a=a\ast 9$，分析$a\ast 9$可以拆分成$a\ast (8+1)$即$a\ast 8+a\ast 1$，因此可以改为：$a=(a<<3)+a$；$a=a\ast 7$，分析$a\ast 7$可以拆分成$a\ast (8-1)$即$a\ast 8-a\ast 1$，因此可以改为：$a=(a<<3)-a$。
  关于除法读者可以类推，此略。

四 什么样的数据类型可以直接移位

  char、short、int、long、unsigned char、unsigned short、unsigned int、unsigned long都可以进行移位操作，而double、float、bool、long double则不可以进行移位操作。

五 有符号数据类型的移位操作

  对于char、short、int、long这些有符号的数据类型：
  对负数进行左移：符号位始终为1，其他位左移；
  对正数进行左移：所有位左移，即<<，可能会变成负数；
  对负数进行右移：取绝对值，然后右移，再取相反数；
  对正数进行右移：所有位右移，即>>。

六 无符号数据类型的移位操作

  对于unsigned char、unsigned short、unsigned int、unsigned long这些无符号数据类型：没有特殊要说明的，使用<<和>>操作符就OK了。

七 C/C++移位运算符出界后的结果是不可预期的

  以前看到C++标准上说，移位运算符(<<、>>)出界时的行为并不确定：The behavior is undefined if the right operand is negative, or greater than or equal to the length in bits of the promoted left operand.
  Intel CPU的移位运算有关。

#include 
void main()
{
   unsigned int i,j;
   i=35;
 
   //为什么下面两个左移操作结果不一样？
   j=1<<i;  // j为8
   j=1<<35; // j为0
}

  原因是这样的：i=35;j=1<这两句在VC没有做优化的情况下，将被编译成下面的机器指令：

mov dword ptr [i],23h
mov eax,1
mov ecx,dword ptr [i]
shl eax,cl
mov dword ptr [j],eax

  在shl一句中，eax=1，cl=35。而Intel CPU执行shl指令时，会先将cl与31进行and操作，以限制左移的次数小于等于31。因为35 & 31 = 3，所以这样的指令相当于将1左移3位，结果是8。
  而j=1<<35;，一句是常数运算，VC即使不做优化，编译器也会直接计算1<<35的结果。VC编译器发现35大于31时，就会直接将结果设置为0。这行代码编译产生的机器指令是：mov dword ptr [j],0。
  对上面这两种情况，如果把VC编译器的优化开关打开(比如编译成Release版本)，编译器都会直接将结果设置为0。
  所以，在C/C++语言中，移位操作不要超过界限，否则，结果是不可预期的。
  下面是Intel文档中关于shl指令限制移位次数的说明：The destination operand can be a register or a memory location. The count operand can be an immediate value or register CL. The count is masked to 5 bits, which limits the count range to 0 to 31. A special opcode encoding is provided for a count of 1.