C语言再学习 -- 位操作
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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