C语言位运算操作整理记录

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一、按位与运算的用途

1.清零

若想对一个存储单元清零，即使其全部的二进制为为0。只要找到一个二进制数，其中的各个位符合以下的条件就能够达到清零的目的。
（1）、原来的数中为1的位，新数字中相应位置为0；
（2）、使二者进行&运算。

2.取一个数中国某些指定位的值

需要对一个数据取出其中低8位的值时，可以这么做：
（1）、找一个数，确保想要保留的位上的数据为1，不想要的位上的数据位0；
（2）、使二者进行&运算。

二、按位或运算的用途

1.置位

类似与按位与，不详述。

三、异或运算的用途

异或运算符^也称为XOR运算符。它的规则是：相同为0，不同为1。跟数电的规则一样，当两个操作数，对应的二进制位同号，则结果为0，异号则结果为1。

1.使特定的位翻转

设有一二进制数，01111010，想使其低4位翻转，则可以将它与00001111，进行^运算，即：
01111010 ^ 00001111。

2.与0相^，保留原值

例如：00001010 ^ 00000000 = 00001010；原理：原数中的1与0进行^运算，得1。0和0进行异或运算得0。

3.交换两个值，不用临时变量（新鲜！）

一般而言，都是通过临时变量，将临时变量用于交换两个值时的中间“仓储”，然后分别去改变待交换数据的两个数。
通过异或操作也可以实现两个数据的交换，并且不使用临时变量。

//这种方式常用于加密算法，可以进行逆运算
a = a ^ b;
b = b ^ a;
a = a ^ b;

上述操作的分析如下：
要做分析，首先要知道异或操作是满足逆运算的条件的。在这个条件下，注意如下的分析步骤：

a = a ^ b;

首先，先得到a和b的异或运算的结果；

b = b ^ a;

然后，用结果和b进行异或运算，这实际上就是反求得到了a，但是这里的结果是给了b，实现了交换的第一步，即把a的值给b；

a = a ^ b;

接着，再用结果和b进行异或运算，这是，b已经是最早求异或之前a的值了，所以这里相当于是求出了b，即把b的值给了a；
综上，就完成了两个整型数值的交换，但是没有经历过中间变量，这里的关键就是利用了异或的运算性质——XOR是可以进行逆运算的。

四、取反运算符

~是一个单目运算符，用来对一个二级制数按位进行取反。

五、左移运算符

需要注意的点有：
将一个数的各二进制位全部左移若干位，同时右边补0，如果高位左移后发生溢出，则舍弃。但是要注意的是，溢出位如果是“1”这种有效位，一旦产生溢出，就是不再是满足左移1位是乘2,这个条件了。

六、右移运算符

右移运算符，标志将一个数的各二进制位右移2位，移到右端的低位被舍弃，对于无符号数，高位补0，这时右移相当于除法（/2）;
对于有符号数，如果符号位原来是1，则左移入后，高位补0还是1，要取决于所使用的计算机系统，有的系统是补0，有的系统是补1。
移入0的称为逻辑右移，移入1的称为算数右移。
举个例子：
设定：a = -2；
则a的二进制形式表示为：a = 111111110;（负数在计算机系统中，采用补码的形式：除符号位外，其余各位按位取反，然后+1）
则上述：
对于无符号数：a>>1：01111111（逻辑右移）；
对于有符号数：a>>1：11111111 （算数右移）； //-1

七、位段

C语言中，允许在一个结构体中以位为单位来指定其内部成员所占的内存宽度，这种以位为单位的成员称为“位段”或称为“位域”（bit field）。利用位域能够用较少的位数存储数据。
这里要说明的是：位段成员的类型必须指定为unsigned或int类型；同时如果某一个位段要从另一个字开始存放，可以使用长度为0的位段：unsigned：0；这种形式（可以定义无名位段）。通过0长度的位段，能够将位段里面的变量分段进行存放。
位段在使用的时候，会被被系统自动的转换为整型数。

总结

二进制为操作相关的整理记录。