C语言 位运算符

C 语言支持的位运算符直接对bit位进行操作，其效率最高，总共有6种位运算符：

假设变量 A 的值为 60，变量 B 的值为 13，则：

左移和右移

左移和右移注意点

• 左操作数必须为整数类型：char和short被隐式转换为int后进行移位操作
• 右操作数的范围为:[0,31] (32bit操作系统)，如果右操作数小于0，则会产生随机的结果
• 左移运算符<<将运算数的二进制位左移，移动规则是：高位丢弃，低位补0
• 右移运算法>>将运算数的二进制位右移，移动规则是：高位补符号位，低位丢弃

示例：位运算符初探

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("%d\n", 3 << 2); 
    printf("%d\n", 3 >> 1); 
    printf("%d\n", -1 >> 1); // -1所有位都是1, 右移还都是1
    printf("%d\n", 0x01 << 2 + 3); // 位运算符 优先级低于 四则运算符

    printf("%d\n", 3 << -1); // oops!，具体的结果由编译器决定，为不确定值

    return 0;
}

gcc运行结果：

vc10.0运行结果，可知3 << -1的结果为0：

位运算法使用技巧

• 避免位运算符、逻辑运算符和数学运算符同时出现在一个表达式中
• 当位运算符、逻辑运算符和数学运算符需要同时参与运算时，尽量使用括号()来表达计算次序
• 左移n位相当于乘以2的n次方，效率比数学运算符高
• 右移n位相当于除以2的n次方，效率比数学运算符高

示例：交换两个整型变量的值

如何不借助第三个临时变量来交换两个整型?

SWAP1显示不满足要求了。

SWAP2虽然没有借助中间变量，但当a和b都是非常大的整数时，那么相加后的结果可能会产生溢出，这时，这种方法还是有问题。

SWAP3才是最完美的写法！

#include <stdio.h>

#define SWAP1(a, b)    \
{                      \
    int t = a;         \
    a = b;             \
    b = t;             \
}

#define SWAP2(a, b)    \
{                      \
    a = a + b;         \
    b = a - b;         \
    a = a - b;         \
}

#define SWAP3(a, b)    \
{                      \
    a = a ^ b;         \
    b = a ^ b;         \
    a = a ^ b;         \
}

int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;


    printf("a = %d\n", a); 
    printf("b = %d\n", b); 

    SWAP3(a ,b);

    printf("a = %d\n", a); 
    printf("b = %d\n", b); 

    return 0;
}

运行结果：

位运算符与逻辑运算符

位运算符与逻辑运算符的不同

• 位运算符没有短路规则，每个操作数都参与运算
• 位运算符的结果为整数，而不是0或1
• 位运算符优先级高于逻辑运算符

示例：混淆概念的判断条件

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    int k = 0;

    if( ++i | ++j & ++k )
    {
        printf("Run here...\n");
    }

    return 0;
}

运行结果：

i，j，k的值也都是1了，也就是说为运算符没有短路规则，注意不要与||,&&混淆了概念。

总结

• 位运算符只能用于整数类型
• 左移和右移运算符的右操作数范围必须为[0,31]（32bit操作系统）
• 位运算符没有短路规则，所有操作数均会求值
• 位运算符的效率高于四则运算符和逻辑运算符
• 运算符优先级：四则运算>位运算>逻辑运算