在C語言編程中，數據的位是可以操作的最小數據單位，理論上可以用“位運算”來完成所有的運算和操作。一般的位操作是用來控制硬件的，或者做數據變換使用，但是，靈活的位操作可以有效地提高程序運行的效率。
1. C語言中的位操作符
因為C語言的設計目的是取代匯編語言，所以它必須支持匯編語言所具有的運算能力，所以C語言支持全部的位操作符(Bitwise Operators)。位操作是對字節或字中的位(bit)進行測試、置位或移位處理，在對微處理器的編程中，特別適合對寄存器、I/O端口進行操作。因而本節將對此作比較詳細地介紹。
6種位操作符的形式與含義如下：
& ：按位“與”(AND);
| ：按位“或”(OR);
^ ：按位“異或”(XOR);
~ ：“取反” (NOT);
》 ：數據右移;
《 ：數據左移;
1) 按位“與”運算
按位“與”運算符 & 的作用是對運算符兩側以二進制表達的操作數按位分別進行“與”運算，而這一運算是以數中相同的位(bit)為單位的。操作的規則是：僅當兩個操作數都為1時，輸出的結果才為1，否則為0。
例如：
a = 0x88，b = 0x81，則a & b 的運算結果如下：
0x88 1000 1000 a數
& 0x81 1000 0001 b數
= 1000 0000
其中，& 運算符讓a數0x88與B數0x81的1位與1位、2位與2位……7位與7位分別相“與”。由於“與”運算的操作規則是，兩個操作數中各位只要有1個為0，其結果中對應的位就為0。而a數與b數中只有最高位(第7位)均為1，因而該位結果為1，其它各位結果都為0。
通常我們可把按位“與”操作 & 作為關閉某位(即將該位置0)的手段，例如我們想要關閉a數中的第3位，而又不影響其它位的現狀，可以用一個數0xF7，即二進制數1111 0111去與a數作按位“與”運算：
0x88 1000 1000 a數
& 0xF7 1111 0111 屏蔽數
= 1000 0000
注意，這個數除第3位為0外，其它各位均為1，操作的結果只會將a數中的第3位置0，而a數的其它位不受影響。也就是說，若需要某個數的第n位關閉，只需要將該數與另一個數按位相與，另一個數除了相應的第n位為0外，其它各位都為1，以起到對其它各位的屏蔽作用。
上面的運算可以用a = a &(0xF7) 來表示，也可以用a & =(0xF7) 來表達。這兩個表達式功能是相同的(見上節“復合賦值運算符”部分)，但在源程序代碼中常常見到的以第二種形式為多。
2) 按位“或”運算
按位“或” 運算符 | 的作用是對運算符兩側以二進制表達的操作數按位分別進行“或”運算，而這一運算是以數中相同的位(bit)為單位的。操作的規則是：僅當兩個操作數都為0時，輸出的結果才為0，否則為1。
例如：
a = 0x88，b = 0x81，則a | b 的運算結果如下：
0x88 1000 1000 a數
| 0x81 1000 0001 b數
= 1000 1001
通常我們可把按位“與”操作 & 作為置位(即將該位置1)的手段，例如我們想要將a數中的第0位和1位置1，而又不影響其它位的現狀，可以用一個數0x03，即二進制數00000011去與a數作按位“或”運算：
0x88 1000 1000 a數
| 0x03 0000 0011 屏蔽數
= 1000 1011
注意，這個數除第0、1位為1外，其它各位均為0，操作的結果只會將a數中的第0、1位置0，而a數的其它位不受影響。也就是說，若需要某個數的第n位置1，只需要將該數與另一個數按位相“或”，另一個數除了相應的第n位為1外，其它各位都為0，以起到對其它各位的屏蔽作用。上面的運算可以用a = a | (0xF7) 來表示，也可以用a | =(0xF7) 來表達。
3) 按位“異或”運算
按位“異或”運算符 ^ 的作用是對運算符兩側以二進制表達的操作數按位分別進行“異或”運算，而這一運算是以數中相同的位(bit)為單位的。異或運算操作的規則是：僅當兩個操作數不同時，相應的輸出結果才為1，否則為0。
例如：
a = 0x88，b = 0x81，則a ^ b 的運算結果如下：
0x88 1000 1000 a數
^ 0x81 1000 0001 屏蔽數
= 0000 1001
按位“異或”運算 ^ 具有一些特殊的應用，介紹如下：
① 按位“異或”運算可以使特定的位取反
例如：我們想讓a數中的最低位和最高位取反，只要用0x81，即二進制數10000001去與它作按位“異或”運算，其運算結果同上式。經過操作後，最高位的值已經由1變0，而最低位的值也已經由0變1，起到了使這兩位翻轉的效果。其它位的狀態保持不變。
可以看到，這個數除最低位、最高位為1外，其它各位均為0，操作的結果只會將a數中的第0、7位取反，而a數的其它位不受影響。也就是說，若需要某個數的第n位取反，只需要將該數與另一個數按位相“異或”，另一個數除了相應的第n位為1外，其它各位都為0，以起到對其它各位的屏蔽作用。上面的運算可以用a = a ^ (0x81) 來表示，也可以用a ^ =(0x81) 來表達。
② 直接交換兩個變量的值
例如，若有變量a = 3，b = 4，想要交換它們的值，可以做如下一組操作：
a ^ = b
b ^ = a
a ^ = b
首先，a ^ = b:
a 0000 0011
^ b 0000 0100
a = 0000 0111
其次，b ^ = a:
b 0000 0100
^ a 0000 0111
b = 0000 0011
最後，a ^ = b:
a 0000 0111
^ b 0000 0011
a = 0000 0100
這樣，a、b兩個變量中的值就進行了對調。
4)“取反”運算
“取反”運算符 ~ 的作用是將各位數字取反：所有的0置為1，1置為0。例如：
1001 0110 取反後為0110 1001。
5) 數據右移
數據右移操作符 》 將變量的各位按要求向右移動若干位。右移語句的通常形式是：
variable 》右移位數
如：a = 1111 0000;進行 a = a 》 2 操作後，a = 0011 1100。
6) 數據左移
數據左移操作符 《 將變量的各位按要求向左移動若干位。左移語句的通常形式是：
variable 《 左移位數
如：a = 1111 0000;進行 a = a 《 2 操作後，a =1100 0000。
無論是左移還是右移，當某位從一端移出時，另一端出現的空白將以從外面移入的0(某些計算機是送1，詳細內容請查閱相應C編譯程序用戶手冊)來補充。這說明，移位不同於循環，從一端移出的位並不送回到另一端去，移去的位永遠丟失了，同時在另一端只能補上相應位數的0。
移位操作可用於整數的快速乘除運算，左移一位等效於乘2，而右移一位等效於除以2。
如：x = 7， 二進制表達為：0000 0111，
x 《 1 0000 1110，相當於： x =2*7=14，
x 《 3 0111 0000，相當於： x=14*2*2*2=112
x 《 2 1100 0000， x= 192
在作第三次左移時，其中一位為1的位移到外面去了，而左邊只能以0補齊，因而便不等於112*2*2=448，而是等於192了。當x按剛才的步驟反向移動回去時，就不能返回到原來的值了，因為左邊丟掉的一個1，再也不能找回來了：
x 》 2 0011 0000， x=48
x 》 3 0000 0110 x=48/8=6
x 》 1 0000 0011 x=6/2=3
移位操作還可以配合其它位操作夫對寄存器或者數據I/O接口的各個位進行設置、檢測，具體方法見下一節。
