后端

C语言位运算

位运算基础

• 说明：常见于寄存器操作

• &：按位与

  • 功能描述：对两个操作数的对应位进行与操作，只有当两位都为1时结果才为1
  • 示例：1010 & 1100 = 1000
  • 应用场景：位掩码、判断奇偶性、清除特定位

• |：按位或

  • 功能描述：对两个操作数的对应位进行或操作，只要有一位为1结果就为1
  • 示例：1010 | 1100 = 1110
  • 应用场景：设置特定位、合并位信息

• ^：按位异或

  • 功能描述：对两个操作数的对应位进行异或操作，当两位不同时结果为1
  • 示例：1010 ^ 1100 = 0110
  • 应用场景：交换变量、翻转特定位、加密

• ~：按位取反

  • 功能描述：对操作数的每一位取反，0变1，1变0
  • 示例：~1010 = 0101（取决于数据类型长度）
  • 应用场景：生成掩码、位取反操作

• <<：左移

  • 功能描述：将操作数的所有位向左移动指定的位数，右侧补0
  • 示例：1010 << 2 = 101000
  • 应用场景：乘以2的幂次、位运算优化

• >>：右移

  • 功能描述：将操作数的所有位向右移动指定的位数，左侧补符号位（有符号数）或补0（无符号数）
  • 示例：1010 >> 2 = 0010
  • 应用场景：除以2的幂次、位运算优化

位运算优先级

• 优先级1：~（按位取反）

  • 结合性：右到左

• 优先级2：<<, >>（左移、右移）

  • 结合性：左到右

• 优先级3：&（按位与）

  • 结合性：左到右

• 优先级4：^（按位异或）

  • 结合性：左到右

• 优先级5：|（按位或）

  • 结合性：左到右

位运算示例代码

基本位运算示例

#include <stdio.h>

int main() {
    unsigned int a = 10;  // 二进制: 1010
    unsigned int b = 12;  // 二进制: 1100
    
    printf("a & b = %u\n", a & b);    // 按位与
    printf("a | b = %u\n", a | b);    // 按位或
    printf("a ^ b = %u\n", a ^ b);    // 按位异或
    printf("~a = %u\n", ~a);          // 按位取反
    printf("a << 2 = %u\n", a << 2);  // 左移
    printf("a >> 2 = %u\n", a >> 2);  // 右移
    
    return 0;
}

位运算应用示例

#include <stdio.h>

// 判断一个数是否为奇数
int is_odd(int num) {
    return num & 1;
}

// 设置第n位为1
int set_bit(int num, int n) {
    return num | (1 << n);
}

// 清除第n位为0
int clear_bit(int num, int n) {
    return num & ~(1 << n);
}

int main() {
    int num = 10;
    printf("是否为奇数: %s\n", is_odd(num) ? "是" : "否");
    printf("设置第2位后: %d\n", set_bit(num, 2));
    printf("清除第1位后: %d\n", clear_bit(num, 1));
    
    return 0;
}