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C語言位操作

編輯:關於C語言
 

C語言是一種中級語言,能對計算機硬件直接操作,這就涉及到位的概念。

一、位的概念
我們知道,在計算機中,一字節占8位(現在的某些電腦也有占16位的),這樣表示的數的范圍為0-255,也即00000000-11111111。位就是裡面的0和1。
char c=100;
實際上c應該是01100100,正好是64H。其中高位在前,低位在後。
| |
第7位 第0位

二、位邏輯運算符

符號 描述
& 位邏輯與
| 位邏輯或
^ 位邏輯異或
~ 取補

表 中除去最後一個運算符是單目運算符,其他都是雙目運算符。這些運算符只能用於整型表達式。位邏輯運算符通常用於對整型變量進行位的設置、清零、取反、以及 對某些選定的位進行檢測。在程序中一般被程序員用來作為開關標志。較低層次的硬件設備驅動程序,經常需要對輸入輸出設備進行位操作。

& 運算的規則是當兩個位都為1時,結果為1,否則為0;
| 運算的規則是當兩個位都為0時,結果為0,否則為1;
^ 運算的規則是當兩個位相同時,結果為0,否則為1;
~ 運算的規則是當為1時結果為0,當為0時,結果為1。

設置位:設置某位為1,而其他位保持不變,可以使用位邏輯或運算。
char c;
c=c|0x40;
這樣不論c原先是多少,和01000000或以後,總能使第6位為1,而其他位不變。

清除位:設置某位為0,而其他位保持不變。可以使用位邏輯與運算。
c=c&0xBF;
這樣c和10111111與以後,總能使第6位為0,其他位保持不變。
那如果想讓某位為1,其他位都為0怎麼辦呢?

三、位移運算符
符號 描述
<< 左移
>> 右移

位移運算符作用於其左側的變量,其右側的表達式的值就是移動的位數,運算結果就是移動後的變量結果。
b=a<<2;
就是a的值左移兩位並賦值為b。a本身的值並沒有改變。

向左移位就是在低位沙鍋補0,向右移位就是在高位上補0。右移時可以保持結果的符號位,也就是右移時,如果最高位為1,是符號位,則補1而不是補0。

程序員常常對右移運算符來實現整數除法運算,對左移運算符來實現整數乘法運算。其中用來實現乘法和除法的因子必須是2的冪次。(即 2、4、8等,對應移動的位數就是1、2、3)

舉例:輸入一個整數,判斷這個數中有幾個二進制位1?例如輸入67,輸出結果應該為3。因為67的相應二進制數為00000000 01000011(0043H),有3個1出現。
分析:要判斷是不是1,只需要判斷該位與1與以後是不是1就可以知道。一個整數,判斷16次即可。

main()
{
int num,k;
int count=0; /* 記錄1的個數 */
scanf(%d,&num);
for(k=0;k<16;k++)
{
if(num&1==1) count++; /* 判斷最低位是不是1 */
num>>=1; /* num右移1位 */
}
printf(%d\n,count);
}

這樣每次都判斷最低位是不是1,判斷完以後,讓前面的右移一位即可。
對位的操作,一般程序中用的不多,但是在對計算機硬件操作時,肯定會涉及到。例如,我們以後要講到的對串口和聲卡操作就要用到一些。


自總結:

& 0 清零(置0)
& 1 保留原值

| 0 保留原值
| 1 置1

這兩個操作都有保留原值的功能,這很關鍵。
由此,&與|的功效可以用置0和置1來區分


例:a = 1010

1. 取第二位:

即其他位置零,第二位保留原值,然後右移一位
(a&0010)>>1

或是先右移一位,然後高三位置零。
(a>>1)&0001

2. 高位第四位置0:

第四位置零,其他位保留原值。
a&0111

3.置第三位為1:

其他位保留原值,第三位置一。
a|0100

4.第三位置1,其他位置0:

(a|0100)&0100


總結:記住四個字 “與零或一” 即 “&0 |1” 功能對應 “置0置1”

所有需求都往這個上轉化,先由此確定選用的位操作符,再看其他位是否需要保留,或者進一步選擇下一步操作的位操作符。

比如:取某位,相當於其他位置0,所以就要用&操作。
再比如上方第四個例子。


抑或

a = 1001

a^1111 = 0110 //相當於取反

a^0000 = 1001 //相當於沒變化  

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