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  • 【转】位操作

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    C语言是一种中级语言,能对计算机硬件直接操作,这就涉及到位的概念。
    一、位的概念
         我们知道,在计算机中,一字节占8位 (现在的某些电脑也有占16位的),这样表示的数的范围为0-255 ,也即00000000-11111111。位就是里面的0和1。 
             char c=100;
         实际上c应该是01100100,正好是64H。其中高位在前,低位在后。
                      |       |
                    第7位   第0位

    二、位逻辑运算符

             符号          描述
              &            位逻辑与
              |            位逻辑或
              ^            位逻辑异或
              ~            取补

         表 中除去最后一个运算符是单目运算符,其他都是双目运算符。这些运算符只能用于整型表达式。位逻辑运算符通常用于对整型变量进行位的设置、清零、取反、以及 对某些选定的位进行检测。在程序中一般被程序员用来作为开关标志。较低层次的硬件设备驱动程序,经常需要对输入输出设备进行位操作。 

              & 运算的规则是当两个位都为1时,结果为1,否则为0;
              | 运算的规则是当两个位都为0时,结果为0,否则为1;
              ^ 运算的规则是当两个位相同时,结果为0,否则为1;
              ~ 运算的规则是当为1时结果为0,当为0时,结果为1。

        设置位 
     设置某位为1,而其他位保持不变,可以使用位逻辑或运算。
             char c;
             c=c|0x40;
         这样不论c原先是多少,和01000000或以后,总能使第6位为1,而其他位不变。

        清除位 :设置某位为0,而其他位保持不变。可以使用位逻辑与运算。
             c=c&0xBF;
         这样c和10111111与以后,总能使第6位为0,其他位保持不变。
         那如果想让某位为1,其他位都为0怎么办呢?

    三、位移运算符
              符号              描述
               <<               左移
               >>               右移

         位移运算符作用于其左侧的变量,其右侧的表达式的值就是移动的位数,运算结果就是移动后的变量结果。
             b=a<<2;
         就是a的值左移两位并赋值为b。a本身的值并没有改变。 
                    
        向左移位就是在低位沙锅补0,向右移位就是在高位上补0。右移时可以保持结果的符号位,也就是右移时,如果最高位为1,是符号位,则补1而不是补0。 

        程序员常常对右移运算符来实现整数除法运算,对左移运算符来实现整数乘法运算。其中用来实现乘法和除法的因子必须是2的幂次。(即 2、4、8等,对应移动的位数就是1、2、3) 

         举例:输入一个整数,判断这个数中有几个二进制位1?例如输入67,输出结果应该为3。因为67的相应二进制数为00000000 01000011(0043H),有3个1出现。
         分析:要判断是不是1,只需要判断该位与1与以后是不是1就可以知道。一个整数,判断16次即可。

             main()
             {
                 int num,k;
                 int count=0;                /* 记录1的个数 */
                 scanf(%d,&num);
                 for(k=0;k<16;k++)
                 {
                     if(num&1==1) count++;     /* 判断最低位是不是1 */
                     num>>=1;                  /* num右移1位 */
                 }
                 printf(%d\n,count);
             }

         这样每次都判断最低位是不是1,判断完以后,让前面的右移一位即可。
         对位的操作,一般程序中用的不多,但是在对计算机硬件操作时,肯定会涉及到。例如,我们以后要讲到的对串口和声卡操作就要用到一些。


    总结:
     

    & 0   清零(置0) 
    & 1   保留原值 

    | 0   保留原值 
    | 1   置1 


    这两个操作都有保留原值的功能,这很关键。
    由此,&与|的功效可以用置0和置1来区分


    例:a = 1010

    1. 取第二位:

    即其他位置零,第二位保留原值,然后右移一位
    (a&0010)>>1

    或是先右移一位,然后高三位置零。
    (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.置第三位为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


    总结
     :记住四个字 “与零或一” 即 “&0 |1”   功能对应 “置0置1” 

    所有需求都往这个上转化,先由此确定选用的位操作符,再看其他位是否需要保留,或者进一步选择下一步操作的位操作符。

    比如:取某位,相当于其他位置0,所以就要用&操作。
    再比如上方第四个例子。


    抑或

    a = 1001

    a^1111 = 0110 //相当于取反

    a^0000 = 1001 //相当于没变化
     

    一个抑或的小例子:
    题目:交换两个数,不用第三块儿内存 

    a ^=b;
    b ^=a;
    a ^=b;


    a = a + b;
    b = a - b;
    a = a - b;

    知识点:a^b^b = a; 即两次抑或相当于^0000,值不变。

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