【C语言】位操作符详解

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前言

大家好我是艾老虎尤，在计算机编程的世界中，操作符是程序员的得力工具之一，它们允许我们执行各种任务，从简单的数学计算到复杂的逻辑运算。而在C语言中，位操作符（Bitwise Operators）则为我们提供了一种独特的能力，让我们可以直接操作二进制数据，掌握这些操作符，就像是解锁了编程的另一扇神秘大门，如果你是初学者，或者只是对这些操作符感到好奇，那么这篇博客将为你揭开其中的奥秘，话不多说，我们直接开始！

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课前小提示

对于原码反码补码不清楚的同学可以其看看我这一篇文章，里面讲解的很详细。
https://mp.csdn.net/mp_blog/creation/editor/130591281

1. 位与操作符（&）：

位与操作符用于取两个操作数的按位与结果。其规则是，只有当两个对应的二进制位都为1时，结果为1；否则结果为0。下面是一个示例代码：

#include 

int main() {
   unsigned int a = 14; // 二进制数 00001110
   unsigned int b = 13; // 二进制数 00001101
   unsigned int result = a & b; // 按位与操作
   printf("a & b 的结果是: %d", result); // 输出 12，即二进制数 00001100
   return 0;
}

2. 位或操作符（|）：

位或操作符用于取两个操作数的按位或结果。规则是，只有当两个对应的二进制位都为0时，结果为0；否则结果为1。下面是一个示例代码：

#include 

int main() {
   unsigned int a = 14; // 二进制数 00001110
   unsigned int b = 13; // 二进制数 00001101
   unsigned int result = a | b; // 按位或操作
   printf("a | b 的结果是: %d", result); // 输出 15，即二进制数 00001111
   return 0;
}

3. 位异或操作符（^）：

位异或操作符用于取两个操作数的按位异或结果。规则是，只有当两个对应的二进制位不相同时，结果为1；否则结果为0。下面是一个示例代码：

#include 

int main() {
   unsigned int a = 14; // 二进制数 00001110
   unsigned int b = 13; // 二进制数 00001101
   unsigned int result = a ^ b; // 按位异或操作
   printf("a ^ b 的结果是: %d", result); // 输出 3，即二进制数 00000011
   return 0;
}

4. 位取反操作符（~）：

位取反操作符用于对操作数的每个二进制位取反，即将1变为0，0变为1。下面是一个示例代码：

#include 

int main() {
   unsigned int a = 14; // 二进制数 00001110
   unsigned int result = ~a; // 位取反操作
   printf("~a 的结果是: %u", result); // 输出 4294967281，即二进制数 11110001 11110001 11110001 11110001 
   return 0;
}

5. 左移操作符（<<）：

左移操作符用于将一个数的所有二进制位向左移动指定的位数。移动后右边空出的位用0填充。下面是一个示例代码：

#include 

int main() {
   unsigned int a = 5; // 二进制数 0000000000000101
   unsigned int result = a << 2; // 左移2位
   printf("a 左移2位的结果是: %u", result); // 输出 20，即二进制数 0000000000010100
   return 0;
}

6. 右移操作符（>>）：

右移操作符用于将一个数的所有二进制位向右移动指定的位数。移动后左边空出的位用符号位的值（对于有符号数）或0填充（对于无符号数）。下面是一个示例代码：

#include 

int main() {
   int a = -10; // 二进制数 1111111111110110
   int result = a >> 2; // 右移2位
   printf("a 右移2位的结果是: %d", result); // 输出 -3，即二进制数 1111111111111101
   return 0;
}

总结

位操作符是C语言中的一项强大工具，它们使得我们可以直接处理二进制数据，执行位级别的操作。通过掌握这些操作符，你可以编写更高效、更灵活的代码，解决各种编程难题。在这篇博客中，我们深入研究了按位与、按位或、按位异或、按位取反、左移位和右移位等操作符。

无论你是初学者还是有经验的程序员，中位操作符都值得深入学习和理解。它们不仅可以提高你的编程技能，还能帮助你写出更高效的代码，更好地解决问题。希望这篇博客能够为你提供有关中位操作符的全面知识，并激发你在C语言编程中的创造力。愿你在编程的道路上越走越远，不断探索这个精彩的世界！