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C语言 位运算符

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一、位运算符分析

C语言中的位运算符

位运算符直接对 bit 位进行操作,其效率最高。

&按位与
|按位或
^按位异或
~取反
<<左移
>>右移

左移和右移注意点

左操作数必须为整数类型

右操作数的范围必须为:[0,31]

左移运算符<< 将运算数的二进制位左移

右移运算符>> 把运算数的二进制位右移

下面一段代码:

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("%d\n", 3 << 2); 
    printf("%d\n", 3 >> 1); 
    printf("%d\n", -1 >> 1); 
    printf("%d\n", 0x01 << 2 + 3);
    printf("%d\n", 3 << -1); // oops!
    return 0;
}

下面为输出结果:

注意四则运算优先级大于位运算,所以 0x01 << 2 + 3 的结果是 32。 还有就是右操作数的范围必须为:[0,31],如果不在这个范围内,程序的输出结果由不同类型的编译器所决定,结果将不确定,就像本代码 3 << -1 一样。

二、小贴士

防错准则:

小技巧:

下面看一段交换两个整型变量值的代码:

#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);
    
    SWAP1(a,b);
    
    printf("a = %d\n", a);
    printf("b = %d\n\n", b);
    
    a = 1;
    b = 2;
    
    SWAP2(a,b);
    
    printf("a = %d\n", a);
    printf("b = %d\n\n", b);
    
    a = 1;
    b = 2;
    SWAP3(a,b);
    
    printf("a = %d\n", a);
    printf("b = %d\n\n", b);   
    
    return 0;
}                                                                           

第一种方法需要引入第三方变量,第二种方法可能会导致越界问题,第三种的方法效率较高,且不用引入第三方变量。

注意第三种方法:执行 a = a ^ b; 后,b = a ^ b; 就相当于 b = a ^ b ^ b; 先计算后面的,就是 b = a ^ 0,结果就是 b = a;再执行a = a ^ b;相当于 a = a ^ b ^ b,即 a = a ^ b ^ a,显然结果是 b。

小知识:

A 异或 0 等于 A ,A 异或 1 等于 非A。

三、位运算与逻辑运算

位运算与逻辑运算不同:

下面再来看一个混淆改变的判断条件:

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    int k = 0;
    if( ++i | ++j & ++k )
    {
        printf("Run here...\n");
    }
    printf("i = %d, j = %d, k = %d\n\n", i, j, k);
    i = 0;
    j = 0;
    k = 0;
     if( ++i || ++j && ++k )
    {
        printf("Run here...\n");
    }
    printf("i = %d, j = %d, k = %d\n\n", i, j, k);
    return 0;
}

下面为输出结果:

可以看到,如果错把++i || ++j && ++k 写成++i | ++j & ++k,虽然都能运行,但是其中的执行细节不一样,在实际工程中可能会出现 bug,而且还不好排查。

四、小结

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