C 位运算符操作的二进制码 （补码）
1. 补码
计算机内存中的每个bit只有两种状态：0或1。计算机内存中，数值一律用补码来表示和存储。无符号数的补码跟原码相同，负数的补码：由负数的原码各位取反（除符号位）后，再加1。
如，值为1类型为char的变量ch1在内存中的二进制码（补码）为：0000 0001。值为-1类型为char的变量ch2在内存中的二进制码（补码）为：1111 1111（-1的原码1000 0001 –>除符号位外各位取反1111 1110 ->再加1得补码1111 1111）。
2. 补码的最高位是否会接受进位，产生进位
Debian GNU/Linux平台下验证。
(1) 有符号数
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char ch0, ch1, ch2, ch3;
ch0 = 64;//0100 0000
ch0 += ch0;//0100 0000 + 0100 0000
ch1 = -1;//1111 1111
ch1 += 1;//1111 1111 + 0000 0001
ch2 = 128;//1000 0000
ch3 = ch2 + ch2;//1000 0000 + 1000 0000
printf("ch0 = %d\tch1 = %d\tch2 = %d\tch3 = %d\n", ch0, ch1, ch2, ch3);
return 0;
}
编译包含以上内容的文件并执行可执行程序：
| lly7@debian:~/C$ gcc DataOverflow.c -o DataOverflow lly7@debian:~/C$ ./DataOverflow ch0= -128 ch1 = 0 ch2 = -128 ch3= 0 |
(2) 无符号数
#include <stdio.h>
int main(void)
{
unsigned char uch1, uch2;
uch1 = 128;//1000 0000
uch2 = uch1 + uch1;//1000 0000 + 1000 0000
printf("uch2 = %d\n", uch2);
return 0;
}
编译包含以上内容的文件并执行可执行程序：
| lly7@debian:~/C$ gcc DataOverflow.c -o DataOverflow lly7@debian:~/C$ ./DataOverflow uch2= 0 |
3. 位运算符操作的是补码
以移位运算符为例。#include <stdio.h>
int main(void)
{
unsigned char uch1, uch2;
char ch1, ch2;
uch1 = 0x40;//uch1 = 64
uch2 = 0x80;//uch2 = 128
ch1 = uch1 << 1;
uch1 = uch1 << 1;
ch2 = uch2 >> 1;
uch2 = uch2 >> 1;
printf("ch1 = %d\tuch1 = %d\tch2 = %d\tuch2 = %d\n", ch1, uch1, ch2, uch2);
return 0;
}
在DebianGNU/Linux下用gcc编译包含以上内容的文件并执行可执行程序：
| lly7@debian:~/C$gcc BitOperationNotation.c -o BitOperationNotation lly7@debian:~/C$./BitOperationNotation ch1 =-128 uch1 = 128 ch2 = 64 uch2= 64 lly7@debian:~/C$ |
(1) 移位后的补码值
由于uch1和uch2的值是无符号数，所以它们在内存中的补码和原码相同，分别为0x40（64）和0x80（128）。ch1在内存中的补码为uch1的补码左移1位（最高位溢出，最低位补0）得0x80，uch1的补码左移一位的值赋给uch1后，uch1的补码也为0x80；ch2在内存中的补码为uch2的补码右移一位（最低位溢出，最高位补0，有的编译器是最低位溢出，最高位补与符号位相同的值）得0x40，uch2补码右移一位的值赋给uch2后，uch2的补码也为0x40。
(2) 补码的访问
值的类型并不是值的内在本质，而是取决于它被使用的方式（访问的指令）。无数据转换的情况下，访问二进制序列的指令由编译器关联（编译器根据定义二进制段的类型决定产生何种访问指令）。字符类型其实是具8个位的整型类型。
用printf语句输出(u)ch1，(u)ch2的整型值（%d）时，不涉及数据转换。虽然ch1和uch1在内存中的补码都为0x80，ch2和uch2在内存中的补码都为0x40，但编译器会产生与之数据类型相对应的指令去访问，从而得到不同的输出结果。
编译器根据ch1和ch2的数据类型（char型），产生“字符型（char）访问指令”去访问它们的二进制码，即这两段二进制序列表示有符号char类型值，最高位为符号位，其余位为数据位。所以，ch1和ch2的十进制值分别为-128和64。编译器根据uch1和uch2的数据类型（unsigned char），产生“无符号字符（unsignedchar）型访问指令”去访问它们的二进制码，即这两段二进制序列表示无符号字符类型数据，无符号位。所以，uch1和uch2的十进制值分别为128和64。
移位运算符不需要两个操作数的类型一致，但两边操作数都要做Integer Promotion,整个表达式的类型和左操作数提升后的类型相同。当操作数是有符号数时，右移运算的规则比较复杂：如果是正数，那么高位移入0。如果是负数，那么高位移入1还是0不一定，这是Implementation-defined的。对于x86平台的gcc编译器，最高位移入1，也就是仍保持负数的符号位，这种处理方式对负数仍然保持了“右移1位相当于除以2”的性质。
C Note Over.