C语言 | 位运算符＞＞的高级用法

一、人物简介

• 第一位闪亮登场，有请今后会一直教我们C语言的老师 —— 自在。

• 第二位上场的是和我们一起学习的小白程序猿 —— 逍遥。

二、优化除法运算

• 除法运算需要比位移运算需要更多的计算资源，某些情况下采用位移运算可以提高性能

• 代码示例

#include 
int main()
{
    int a = 1024;
    int b = a / 8; // 整除8
    int c = a >> 3; // 相当于除以8
    printf("b = %d, c = %d\n", b, c);
    return 0;
}

• 每右移一位相当于除以2， a >> 3相当于a/(2*2*2) = a/8；
• 运行结果

三、获取字节序

• 大端模式：是指数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中。

• 小端模式：是指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中。

• 右移运算符还可以用于获取当前系统的字节序（即大端序或小端序）

• 比如数字 0x1234在内存中的表示形式为：

  大端模式：
  低地址 -----------------> 高地址
  0x12 | 0x34

  小端模式：
  低地址 ------------------> 高地址
  0x34 | 0x12

• 代码示例

#include 
int main()
{
    short int i = 0x1234; // 假设i在内存中的地址为0x1000
    char *p = (char *)&i; // 将i的地址转换为字符型指针，即指向0x1000的字节型指针
    if (*p == 0x12) // 判断*p的值是否等于0x12，如果等于则为大端序，否则为小端序
    {
        printf("大端序\n");
    }
    else
    {
        printf("小端序\n");
    }
    return 0;
}

• 运行结果

四、提取二进制数的某一位

• 将一个二进制数右移n位，再与1进行按位与运算，得到的结果就是这个二进制数的第n位(从第0位开始算)
• 例如，将1011右移2位，得到的结果是10，再与1进行按位与运算，得到的结果是0，即1011的第二位是0
• 代码示例

#include 
int main()
{
    int a = 0b1011;
    int b = (a >> 2) & 1; // 提取a的第二位，即0
    printf("第二位的值为 %d\n", b);
    return 0;
}

• 运行结果

五、提取二进制数的多个连续位

• 将一个二进制数右移n位，再与一个掩码进行按位与运算，得到的结果就是这个二进制数从第n位开始的若干位
• 例如，将1011011右移3位，得到的结果是1011，再与111进行按位与运算，得到的结果是011，即1011011从第3位开始的三位是011
• 代码示例

#include 
int main()
{
    int a = 0b1011011;
    int b = (a >> 3) & 0b111; // 提取a从第3位开始的3位，即101
    printf("b = %d\n", b);
    return 0;
}

• 运行结果，3 (二进制为0b011)

六、浮点数向下舍入为整数

• 这种用法通常用于嵌入式系统中，因为某些嵌入式处理器没有浮点数运算单元，只能使用整数运算单元来处理浮点数
• 将一个浮点数乘以一个定点数的精度，并将结果向下取整，可以得到一个整数近似值
• 例如，将一个浮点数乘以1000，再将结果右移10位，得到的结果就是这个浮点数乘以1000并向下取整的整数值
• 代码示例

#include 
int main()
{
    float x = 3.1415926;
    int a = (int)(x * 1000.0f) >> 10; // 将x乘以1000并向下取整
    printf("向下取整后的数值为 %d\n", a);
    return 0;
}

• 运行结果

• 注意，此方法存在条件限制(小数要>0.024*个位数)，一般不建议使用

小结

通过这篇文章，我们学会了用位运算符>>的5种高级用法

1、优化除法运算

2、获取字节序

3、提取二进制数的某一位

4、提取二进制数的多个连续位

5、浮点数向下舍入为整数