C Primer Plus：（第十五章）位操作

按位運算符

基本位運算符：取反~, 與&, 或|, 異或^

1. 按位取反: ~

unsigned char tmp = 2;
printf("%d", ~tmp);
           

2的二進制是：0000 0010

取反後：1111 1101 解釋成補碼為：(等價于原碼1000 0011 = -3)

1. 按位與：&

隻有1 & 1 = 1, 其他都為0 ， 即：全1為1，有0則0

1. 按位或：|

隻有0 | 0 = 0, 其他都為1，即：全0為0，有1則1

1. 按位異或： ^

相同為0， 相異為1

0 ^ 0 = 0，1 ^ 1 = 0

0 ^ 1 = 1, 1 ^ 0 = 1

基本運算符的應用

1. &

   的應用：掩碼MASK

   不論是0還是1，和0進行與運算為0，和1進行與運算不變：

   是以

   與

   上MASK後，0對應的位被消去，隻有1對應的位保留：類似于用0掩蓋住原二進制串上對應的位：結果是隻有1對應的位被保留，其餘的位為0；

• 可簡寫為：

1. 檢查位

   目的：檢查MASK中1對應位是否為1

   先用掩碼（與上MASK)，得到第一次處理後的二進制串（其餘不相幹的位置為0），然後==判斷是否與MASK相等：若相等說明MASK中1對應的位也都是1，否則有的位檢查失敗

1. 關閉位(清空位)

   類似于掩碼：用&将0對應位清空（置為0），一般先将MASK取反，MASK中1的位就是要關閉的位

1. |

   的應用：打開位(設定位)

無論0還是1，和1進行或運算為1：

是以

或

上MASK後，可将特定位置為1（ON），用于對特定硬體發送打開指令

1. ^

   的應用：切換位

   無論0還是1，與0異或不變，與1異或“翻轉”：

   是以

   異或

   上MASK後，可将MASK中1對應的位翻轉

移位運算符： 右移 >>, 左移 <<

• 左移

  <<

  ： 低位補0

• 右移

  >>

  ：無符号數補0，有符号數看機器

移位運算符的應用：

a << n;	// 左移一位相當于*2: 左移n位相當于*2^n
a >> n; // 如果a非負，右移一位相當于/2：右移n位相當于/2^n
           

可以利用移位+掩碼：來提取某個或某些位

應用：ItoB()，invert_end()

獲得int 的二進制：并實作将低n位翻轉的函數

#include <stdio.h>
#include <limits.h>	//提供CHAR_BIT：本機一個位元組的位數（通常為8）
#define MASK 0x01 

void ItoB(int, char*);
void ShowBit(char*);
int invert_end(int, int);

int main(){
	char ans[CHAR_BIT * sizeof(int) + 1];
	int in;
	
	puts("Enter integers and see them in binary.(Non-numeric to quit)");
	while(scanf("%d", &in) == 1){
		ItoB(in, ans);
		printf("%d in binary is ", in);
		ShowBit(ans);
		putchar('\n');
		puts("Inverting the last 4 bits.");
		ItoB(invert_end(in, 4), ans);
		ShowBit(ans);
		putchar('\n');
	}
	
	return 0;
}

void ItoB(int n, char* s){
	int i;
	
	const static int size = CHAR_BIT * sizeof(int);
	for(i = size - 1; i >= 0; --i, n >>= 1){
		s[i] = (n & MASK) + '0';
	}
	s[size] = '\0';
	
	return s;
}
void ShowBit(char* s){
	int i = 0;
	
	while(s[i]){
		putchar(s[i]);
		if(++i % 4 == 0 && s[i]){
			putchar(' ');
		}
	}
}
int invert_end(int n, int bits){
	int mask = 0;
	int bitval = 1;
	
	while(bits-- > 0){
		mask |= bitval;
		bitval <<= 1;
	}
	
	return n ^ mask;
}
           

• 輸出：

• 實作翻轉低位功能後：

  

位字段：

結構體中的位字段

C11的對齊特性