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编程问答

C语言再学习 -- 位操作

發布時間：2025/3/15 编程问答 15 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 C语言再学习 -- 位操作小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

一、二進制

二進制是計算技術中廣泛采用的一種數制。二進制數據是用0和1兩個數碼來表示的數。它的基數為2，進位規則是“逢二進一”，借位規則是“借一當二”，由18世紀德國數理哲學大師萊布尼茲發現。

位："位(bit)"是電子計算機中最小的數據單位。每一位的狀態只能是0或1。
字節：8個二進制位構成1個"字節(Byte)"，它是存儲空間的基本計量單位。1個字節可以儲存1個英文字母或者半個漢字，換句話說，1個漢字占據2個字節的存儲空間。
字："字"由若干個字節構成，字的位數叫做字長，不同檔次的機器有不同的字長。例如一臺8位機，它的1個字就等于1個字節，字長為8位。如果是一臺16位機，那么，它的1個字就由2個字節構成，字長為16位。字是計算機進行數據處理和運算的單位。?二進制沒有占位符

二進制1011表示：

1x2^3 + 0x2^2 + 1x2^1 + 1x2^0 = 11

-5 ?二進制為 1111 1011 ? ? ? ? ? ?十進制數之間轉二進制關系是 ?取反加一
5的 ?二進制 ? 0000 0101
取反 ? ? ? ? ?1111 1010
加一 ? ? ? ? ?1111 1011

有符號整數參看：C語言再學習 -- 負數

二進制浮點數參看：C語言再學習 -- 浮點數

二、八進制

把二進制從右向左每三個數位分成一組,每一組單獨轉換成十進制結果一定在0到7之間。把所有組的轉換結果按順序書寫就得到數字的八進制表示方式。

例如，八進制數451（在C中寫為0451）表示：

4x8^2 + 5x8^1 + 1x8^0 = 297

可以在程序中用八進制方式表示數字必須以0作為開頭，采用%o作為占位符可以把一個整數的八進制表示方式打印在屏幕上

三、十六進制

把二進制數字從右向左每四個數位分成一組，每組單獨轉換成十進制一定在0到15之間，如果轉換結果在10到15之間用英文字母a到f分別表示，把所有轉換結果按順序書寫就得到數字的十六進制表示方式
例 0110 1010 轉換成十六進制為 6a ?
例 0010 1011 ?43 ?053 ? 2b

在程序中使用十六進制方式表示數字，必須以0x開頭，采用%x或者%X作為占位符可以把數字的十六進制表示方式打印在屏幕，上打印結果中不包含0x。
%x做占位符的時候打印結果中的英文字母都是小寫的
%X做占位符的時候打印結果中的英文字母都是大寫的

//占位符 #include <stdio.h> int main() {printf("0%o %d\n",0152,0152); //八進制記得前面加個 0printf("0x%X 0x%x 0%o %d\n",0xcb,0xcb,0xcb,0xcb); // 十六進制記得前面加 0xreturn 0; } 輸出結果： 0152 106 0xCB 0xcb 0313 203

參看：C語言再學習 -- printf、scanf占位符

參看：二進制轉換對照表

擴展：進制轉換器

1、整數部分的二進制轉換成十進制。

指數	十進制數	二進制數
2⁰	1	0001
2¹	2	0010
2²	4	0100
2³	8	1000
2⁴	16	0001 0000
2⁵	32	0010 0000
2⁶	64	0100 0000
2⁷	128	1000 0000
2⁸	256	0001 0000 0000
2⁹	512	0010 0000 0000
2¹⁰	1024	0100 0000 0000
2¹¹	2048	1000 0000 0000
2¹²	4096	0001 0000 0000 0000
2¹³	8192	0010 0000 0000 0000
2¹⁴	16384	0100 0000 0000 0000
2¹⁵	32768	1000 0000 0000 0000
2¹⁶	65536	0001 0000 0000 0000 0000

2、小數部分的二進制轉換成十進制。

記到小數點后六位就夠了，如果再向后，你可以繼續除2，不過這題目可就有些變態了。

指數	?分數	二進制	十進制
?2^-1	?1/2¹	?.1	?.5
?2^-2	?1/2²	?.01	?.25
?2^-3	?1/2³	?.001	?.125
?2^-4	?1/2⁴	?.0001	?.0625

??2^-5	?1/2⁵	?.0000 1	?.03125
??2^-6	?1/2⁶	?.0000 01	?.015625

3、二進制（B，Binary），八進制（O，Octal）十進制（D，Decimalist），十六進制（H，Hex）

二進制	八進制	十進制	十六進制
0000	0	0	0
0001	1	1	1
0010	2	2	2
0011	3	3	3
0100	4	4	4
0101	5	5	5
0110	6	6	6
0111	7	7	7
1000	10	8	8
1001	11	9	9
1010	12	10	A
1011	13	11	B
1100	14	12	C
1101	15	13	D
1110	16	14	E
1111	17	15	F

四、位運算符

1、二進制反碼或按位取反：~

需要確認該值是否為unsigned類型，如果是有符號則，正數為原來的數取反、加1

例如：~6?

0000 0110

1111 1001 =473 = -0000 0111 ==-7

2、&（按位與）（串聯）

只有對應數位上都是1的時候結果才是1
3 二進制 ? ? ? 0000 0011 ? ?
5 二進制 ? ? ? 0000 0101
按位與 ?& 為 0000 0001
結果是 1

C也有一個組合的位與賦值運算符：&=。下面兩個語句產生相同的最后結果：

val &= 0377； val = val & 0377

3、|（按位或）（并聯）

只要對應數位中有1則結果就是1

3 二進制 ? ? ?0000 0011 ??
5 二進制 ? ? ?0000 0101
按位或 ?| ?為 0000 0111
結果為 7

C也有一個組合的位或賦值運算符：|=。下面兩個語句產生相同的最后結果：

val 1= 0377； val = val | 0377

4、^（按位異或）

如果對應數位內容一樣則結果是0，否則結果為1

3 二進制 ? ? ? 0000 0011 ??
5 二進制 ? ? ? 0000 0101
按異或 ?^ 為 0000 0110
結果位 6

C也有一個組合的位異或賦值運算符：^=。下面兩個語句產生相同的最后結果：

val ^= 0377； val = val ^0377

5、移位運算符

移動操作符可以把數字中每個二進制數位統一想左或者向右移動n個位置,移動操作會得到一個新數字，不會修改原來的數字。

1） <<表示向左移動操作

向左移動是右邊空出來的位置上一定補充0
例如二進制 ?(0000 0011) << 2 ?向左移動兩位結果為 ?0000 1100
3 ? ?0000 0011 ? ? 3 x 2^2 =12
? ? ? 0000 1100

再如：

-5 << 2 = -20

也可以這么理解，向左移動n位相當于乘以2的n次方。

2） >>表示向右移動操作

對于unsigned類型，右移時使用0填充左端空出的位。對于有符號類型，結果依賴于機器。空出的位可能用0填充，或者使用符號（最左端的）位的副本填充。

例如二進制 (0000 1100) >> 2 向右移動兩位結果為 0000 0011

12 ? ?0000 1100 ? ? ? 12 / 2^2 = 3

? ? ? ? ?0000 0011

也可以這么理解，相對于unsigned類型而言，向右移動n位相當于除以2的n次方

注意：

應避免使用 a << -5 這種類型的移位，因為它們的效果是不可預測的，使用類型移位的程序時不可移植的。

編譯器會出現，警告：左移次數為負 [默認啟用]。

再來看看下面的例子：

0x01 << 2 + 3; 結果是多少？

#include <stdio.h>int main (void) {printf ("%d\n", 0x01 << 2 + 3);return 0; } 輸出結果： 32 因為?"+" 號的優先級比移位運算符的優先級高。

如果再把例子改寫一下：

0x01 << 2 + 30; ?或者 0x01 << 2 -3; ?這樣行嗎？

#include <stdio.h>int main (void) {printf ("%d\n", 0x01 << 2 + 30);return 0; } 輸出結果：警告：左移次數大于或等于類型寬度 [默認啟用] #include <stdio.h>int main (void) {printf ("%d\n", 0x01 << 2 - 3);return 0; } 輸出結果：警告：左移次數為負 [默認啟用] 首先考慮的還是運算符優先級，然后看，一個整型數長度為 32 位，左移 32 位則會溢出。左移 -1 位也是不對的。

所以說，左移和右移的位數不能大于數據的長度，不能小于 0。

五、位運算符用法

1、掩碼

flags &= MASK；

例如：flags二進制為 1001 0110 ? MASK二進制為 0000 0010 即：

flags &= 0x02；

flags = 0000 0010

這個語句將導致flags的除位 1之外，所有位都被設為 0。

2、打開位

flags |= MASK；

例如：flags二進制為 1001 0100 ? MASK二進制為 0000 0010 即：

flags |= 0x02；

flags = 1001 0110

這個語句將flags中的位1設為1，并保留其他所有位不變。

結合移位運算符

flags |= MASK << n; ? ? ??

例如：flags二進制為 1001 0110 ? MASK二進制為 0000 0001 ?n為4即：

flags |= 0x01<<4; ? ?（高電平）

flags = 1001 1110

這個語句將flags的位 3 設為1，并保留其他所有位不變。

3、關閉位

flags &= ~MASK；

例如：flags二進制為 1001 0110 ? MASK二進制為 0000 0010 即：

flags &= ~0x02；

flags = 1001 0100

這個語句將flags除位1設為0以外，保留其他所有位不變。

結合移位運算符

flags &= ~(MASK << n); ?

例如：flags二進制為 1001 0110 ? MASK二進制為 0000 0001 ?n為3即：

flags &= ~(0x01<<3); ? ?（低電平）

flags = 1001 0010

這個語句將flags的位 2 設為0，并保留其他所有位不變 ? ?

4、轉置位

flags ^= MASK;

例如：flags二進制為 1001 0110 ? MASK二進制為 0000 0010 即：

flags ^= 0x02；

flags = 1001 0100

轉置一個位表示如果該位打開，則關閉該位，如果該位關閉，則打開該位。

5、查看一位的值

if ((flags & MASK) == MASK)

puts ("Wow);

例如：flags二進制為 1001 0110 ? MASK二進制為 0000 0010 即：

if ((flags & 0x02) == 0x02)

puts ("Wow);

這個語句可判斷flags位1是否為1，由于位運算符的優先級低于==，因此需要在flags & MASK的兩側加上圓括號。

六、位字段

擴展：C語言中的位字段

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C语言再学习 -- 位操作的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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