C语言中的位运算[参考].pdf

C语言中的位运算是一种底层操作，它允许程序员直接对数据的二进制位进行操作，这对于处理硬件控制、数据转换以及优化程序效率等任务非常有用。C语言提供了六种位运算符，包括按位与(&)，按位或(|)，按位异或(^)，取反(～)，左移(<<)和右移(>>)。 1. **按位与运算**：按位与运算符"&"是双目运算符，它的特点是两个操作数的对应二进位只有都为1时，结果位才为1。这种运算通常用于清零特定位或保留某些位。例如，如果想清零一个变量的高八位，可以将该变量与255（二进制为0000000011111111）进行按位与运算。 2. **按位或运算**：按位或运算符 "|" 同样是双目运算符，当两个操作数的对应二进位中至少有一个为1时，结果位就是1。这个运算常用来将源操作数的某些位置设置为1，其他位保持不变。 3. **按位异或运算**：按位异或运算符 "^"也用于双目运算，如果两个对应二进位不同，则结果位为1。它可以用来取反特定位，或者不引入第三个变量的情况下交换两个变量的值。 4. **求反运算**：求反运算符"～"是单目运算符，它会将操作数的每一位取反，0变为1，1变为0。 5. **左移运算**：左移运算符"<<"将操作数的所有位向左移动指定的位数，高位被丢弃，低位用0填充，相当于乘以2的幂次。例如，`a << 4`表示将a的二进制位左移4位。 6. **右移运算**：右移运算符">>"也是双目运算符，将操作数的位向右移动指定的位数。对于正数，高位补0，形成逻辑右移；对于负数，根据具体实现可能是逻辑右移（补0）或算术右移（补1，保持符号位不变）。Turbo C采用的是逻辑右移。 这些位运算在编程中有着广泛的应用，例如在处理内存映射、位字段操作、优化算法和编码解码等方面。了解并熟练掌握这些位运算，能够提升程序员编写高效代码的能力。例如，在处理字符变量时，可以利用位运算进行组合或拆分，如示例程序所示，将字符'a'和'b'组合成一个16位的整数，然后通过位运算分别提取原来的字符信息。 此外，浮点数在内存中的存储遵循特定格式，包括符号位、指数位和尾数位。通过位运算，可以对浮点数进行解析和操作，例如提取其符号、指数和尾数部分，进行浮点数的比较、转换等操作。 总的来说，掌握C语言的位运算对于深入理解计算机底层工作原理和编写高性能的C程序至关重要。在软件开发中，尤其是在系统级编程和嵌入式系统领域，位运算是不可或缺的工具。