C语言【初阶】--移位和位操作符详解

目录

 移位操作符

   1.整数的二进制表示形式 

   2.原码 、反码和补码

原码

反码

 补码

 左移和右移操作符

   1.左移过程

   2.右移过程

位操作符 

    1.&  按（二进制位）与操作

   2.|   按（二进制位）或操作 

   3.^   按（二进制位）异或操作

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 移位操作符

   1.整数的二进制表示形式 

整数的二进制表示形式有3种：原码、反码和补码 

一个整数是4个字节也就是32bit位，所以一个整数写成二进制序列就是32个bit位

而对于有符号的整数来说，最高位（从左边数第一个）的那1位是符号位：

符号位是1，表示为负数。

符号位是0，表示为正数。 

但对于无符号整数来说，没有符号位一说，所有位都是有效位。(无符号嘛，只能表示正数)

对于正的整数来说， 原码、反码、补码相同，无需计算。

对于负的整数来说，原码、反码、补码是需要计算的。

下面我们来谈谈原码、反码和补码。

   2.原码 、反码和补码

• 原码

概念：按照数值的正负，直接写出的二进制序列就是原码。 

举个列子：

• 反码

概念：原码的符号位保持不变，其他位按位取反 

如下：

•  补码

概念：反码的二进制序列+1，得到的即为补码 

如下：

 注：整数在内存中存储的都是其补码的二进制序列。

        整数在计算的时候也是使用的补码。（很重要）

 左移和右移操作符

//左移
int main()
{
	int m = 7;
	int n = m << 1;
	printf("%d\n", n);
	printf("%d\n",m);
	return 0;
}

 这里我们来解析下左移的过程。

   1.左移过程

运算规则：左边丢弃，右边补0

 

 这里通过代码运行结果也可验证：

这里m只是参与运算，所以其本身的值并不会改变。

而通过最终的结果可以看到，左移一位相当于原来的值乘2。

下面看负数左移的过程

int main()
{
	int m = -7;
	int n = m << 1;
	printf("%d\n", n);
	printf("%d\n",m);
	return 0;
}

 

结果：

   

   2.右移过程

两种右移方式：

1. 算术右移
2. 逻辑右移 

int main()
{
	int a = -10;
	int b = a >> 1;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);
}

运行结果：

 可知，编译器采用的为算术右移。这里注意：不同的编译器可能选择不同的右移方式。

位操作符 

&  按位与

|    按位或

^   按位异或 

注意：它们的操作数只能是整数

    1.&  按（二进制位）与操作

运算规则：1&1=1；1&0=0；0&1=0；0&0=0

int main()
{
	int a = 3;
	int b = -5;
	int c = a & b;
	//00000000000000000000000000000011--3的补码
	//11111111111111111111111111111011-- -5的补码
	//00000000000000000000000000000011--按位与操作后
	printf("%d\n", c);
}

 可知c的结果为：3

• 获取最低位的方法

int main()
{
	int a = 3;
	int ch = a & 1;
	//如此可得最低位的数字是什么
	printf("%d\n", ch);
	return 0;
}

 由此可知3的二进制序列最低位是：1

   2.|   按（二进制位）或操作 

运算规则：0 | 0= 0 , 1 | 0= 1 ， 0 | 1= 1 , 1 | 1= 1  

int main()
{
	int a = 3;
	int b = -5;
	int c = a | b;
//00000000000000000000000000000011--3的补码
//11111111111111111111111111111011-- -5的补码
//11111111111111111111111111111011--按位或操作后所得补码
//10000000000000000000000000000101--转为了原码
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

 可知c的结果为：-5

   3.^   按（二进制位）异或操作

运算规则：两数相同为0，相异为1 

int main()
{
	int a = 3;
	int b = -5;
	int c = a ^ b;
// 00000000000000000000000000000011--3的补码
// 11111111111111111111111111111011-- -5的补码
// 11111111111111111111111111111000--按位异或后所得补码
// 10000000000000000000000000001000--转为了原码
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

 可知c的结果为：-8

 总结：学习这部分知识时，建议大家先提前了解下10进制与2进制间的相互转换，这样学这部分内容时理解的会更深刻。