0基础学习C语言第三章:位运算

C语言提供了六种位运算符:

&     按位与

|      按位或

^      按位异或

~      取反

<<    左移,相当与*2

>>    右移,正数高位补0,负数由计算机决定

   循环左移k次 (x<<k) | (x >> (32-k)),

   循环右移k次 (x>>k) | (x << (32-k))

虽然运算符的种类不多,不过常常优先级问题而犯错~~~


优先级别运算符记忆口诀

 ()  []  .  ->括号成员第一;        //括号运算符[]() 成员运算符.  ->

全体单目第二;        //所有的单目运算符比如++、 --、 +(正)、 -(负) 、指针运算*、&乘除余三,加减四;   //这个"余"是指取余运算即%

移位五,关系六;    //移位运算符:<< >> ,关系:> < >= <= 等

等于(与)不等排第七;    //即== 和!=

位与异或和位或;    //这几个都是位运算: 位与(&)异或(^)位或(|)    

"三分天下"八九十;  

逻辑或跟与;            //逻辑运算符:|| 和 &&

十二和十一;            //注意顺序:优先级(||)  底于 优先级(&&) 

条件高于赋值,        //三目运算符优先级排到13 位只比赋值运算符和","高

逗号运算级最低!    //逗号运算符优先级最低 

按位与运算

按位与运算符"&"是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相与。只有对应的两个二进位均为1时,结果位才为1,否则为0。参与运算的数以补码方式出现。

例如:9&5可写算式如下:

00001001      (9的二进制补码)

&00000101    (5的二进制补码)

00000001       (1的二进制补码)

可见9&5=1。

按位与运算通常用来对某些位清0或保留某些位。例如把a 的高八位清 0 ,保留低八位,可作a&255运算(255 的二进制数为0000000011111111)。

按位或运算

按位或运算符“|”是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相或。只要对应的二个二进位有一个为1时,结果位就为1。参与运算的两个数均以补码出现。

例如:9|5可写算式如下:

00001001

|00000101

00001101    (十进制为13)

可见9|5=13

按位异或运算

按位异或运算符“^”是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相异或,当两对应的二进位相异时,结果为1。参与运算数仍以补码出现,例如9^5可写成算式如下:

00001001

^00000101

00001100    (十进制为12)

求反运算

求反运算符~为单目运算符,具有右结合性。其功能是对参与运算的数的各二进位按位求反。例如~9的运算为:

~(0000000000001001)

结果为:1111111111110110

左移运算

左移运算符“<<”是双目运算符。其功能把“<< ”左边的运算数的各二进位全部左移若干位,由“<<”右边的数指定移动的位数,高位丢弃,低位补0。例如:

a<<4

指把a的各二进位向左移动4位。如a=00000011(十进制3),左移4位后为00110000(十进制48)。

右移运算

右移运算符“>>”是双目运算符。其功能是把“>>”左边的运算数的各二进位全部右移若干位,“>>”右边的数指定移动的位数。例如:

设  a=15,

a>>2

表示把000001111右移为00000011(十进制3)。

注意:对于有符号数,在右移时,符号位将随同移动。当为正数时,最高位补0,而为负数时,符号位为1,

         最高位是补0或是补1 取决于编译系统的规定。Turbo C和很多系统规定为补1。

简单运用

一:交换两个数(字符),不用第三个变量就可以交换两个变量的值了:

      用异或^,原理:两次异或能还原,即a = (a^b) ^ b

二:判断一个数是不是2的幂次:

     原理:2的幂次的二进制表示中只有一位是1,其他位为0

     x = x&(x-1)是让x的二进制码最右侧的1置为0,如果结果为0就表示原先x只有1位是1,其他位为0

     inline bool is2pow(int x) { return (x&(x-1)==0 && (x!=0)); }

     inline bool is2pow(int x) { return ( (x&-x)==x ); }

三:求一个整数有多少位是0:

      原理同上。用x&(x-1)

1intcount =0;2while(x)3{4++count;5x &= (x-1);6}

四:二进制快速求幂:

1longpow(intx, unsignedint n){2longp =1;3while (n){4if(n &1) p *= x;5x *= x;6n >>=1;7    }8return p;9}

五:判断奇偶数:

     原理:奇数最后一位为1,偶数为0

     inline bool odd(int x) { return x&1; }

     inline bool even(int x) {return !(x&1); } 

     n%2 = n&1

     n%4 = n&3

     n%8 = n&7

     ……

六:求x绝对值:

     原理:x为正数时不做改变,为负数时取反加1

     x为正数时y = 0 = 0000 0000 0000 0000

     x为负数时y = -1 = 1111 1111 1111 1111

     跟0异或是本身,跟1异或是取反

1inlineintabs(int x){2inty = x >>31;3return( x^y-y);4}

七:对2的幂次取模:

     原理:x&y取出x和y二进制位1的所有位。x^y>>1取出x,y只有一个二进制位1的并除以2

     return (x&y) + (x^y)>>1);

     不用位运算时注意 (x+y)/2,有可能会溢出。

     x向上取整到y,其中y=2^n (字节对齐用):

     #define rund(x,y) ( ((x)+(y)-1)&~((y)-1) )

八:其他:

    只有第k位为1的数 1 << (k-1)

    后k位为均为1的数 (1<<k)-1

    x 的第k+1位 x >> k &1

    x的第k+1位置1: x >> k |(1 << k)

    x的第k+1位置0: x >> k &~(1 << k) 

    注意:左移1位再右移1位不一定时原先的值

位运算的很多知识点都需要深入的理解贯通,加油,让我们一起进步,我会帮助大家在我的经验上期总结一些学习的方法和注意的知识点,有什么不理解的欢迎私信哦,我也准备了一些资料帮助大家,欢迎大家滴滴,一起加油进步。


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