C语言程序设计位运算
C语言程序设计位运算
C语言程序设计位运算位运算是一种常用的C语言程序设计技巧，可用于对二进制数据进行高效操作。
通过直接操作二进制位，位运算可以实现很多功能，例如位与、位或、位异或、位取反等运算，它们在数字计算、逻辑运算、数据压缩和加密算法等领域中发挥着重要作用。
本文将介绍C语言中常见的位运算操作及其应用。
1.位与运算（&）：用于提取两个操作数对应位置上的公共位。
当两个操作数对应位置上的位都为1时，结果位为1，否则结果位为0。
位与运算主要用于屏蔽操作和提取二进制数据的一些位。
例如：```cint x = 12; // 二进制表示为 1100int y = 10; // 二进制表示为 1010int result = x & y; // 结果为 1000，即8```2.位或运算（，）：用于将两个操作数对应位置上的位按位相加。
当两个操作数对应位置上的位至少有一个为1时，结果位为1，否则结果位为0。
位或运算主要用于设置位和合并二进制数据。
例如：```cint x = 12; // 二进制表示为 1100int y = 10; // 二进制表示为 1010int result = x ， y; // 结果为 1110，即143.位异或运算（^）：用于将两个操作数对应位置上的位进行异或操作。
当两个操作数对应位置上的位相同时，结果位为0，否则结果位为1、位异或运算主要用于数据加密和数据校验。
例如：```cint x = 12; // 二进制表示为 1100int y = 10; // 二进制表示为 1010int result = x ^ y; // 结果为 0110，即6```4.位取反运算（~）：用于对操作数的每一个二进制位进行取反操作。
当操作数其中一位置上的位为1时，取反结果中对应位置为0，反之为1、位取反运算主要用于反转二进制数据。
例如：```cint x = 12; // 二进制表示为 1100int result = ~x; // 结果为 0011，即-13```5.左移运算（<<）：用于将操作数的二进制位向左移动指定的位数。
C语言程序设计课件：位运算
❖
补码：1 1 1 0 1 1 0 0
❖
求反：1 0 0 1 0 0 1 1
❖ +1
❖
原码：1 0 0 1 0 1 0 0
❖ 求得：[X]原=1 0 0 1 0 1 0 0B。
❖ 例：求18-15的值。 ❖ 利用补码，减法运算就转化为加法实现，变成了求[18-15 ]补，
[18-15 ]补等价为[18]补+[-15]补，先求-15 的补码，-15的二 进制表示为10001111，则-15 的补码为
❖ 反码表示规则：正数的反码与原码相同；负数的反码，符号位为 “1”不变，数值部分按位取反，即0变为1，1变为0。反码很少 直接用于计算机中，它是用于求补码的过程产物。
❖ 例如：00111000的反码为00111000，10111000的反码为11000111。 ❖ 补码的表示规则：正数的补码与原码相同；负数的补码是在反码
11．2．2位复合赋值运算符
C 语言提供了如表 11．2 所示的 5 种位复合赋值运算符。
表 11．2 位复合赋值运算符
运算符 含义
结合性
优先级（附录中等级）
&=
先对右值按位与，再赋值 自右向左
15
|=
先对右值按位或，再赋值 自右向左
15
^=
先对右值按位异或，再赋值 自右向左
15
<<=
先对右值左移，再赋值
00001101赋值给n，p的值二进制数为00000000 00000111，n&p的值对应二进制数为00000000 00000101赋值给变量t。
11．4错误解析
❖ 1．位运算要求操作数的数据类型为整型。 ❖ 2．左移运算将一个位串信息向左移指定的位，左端移出的位的
C语言程序设计位运算
C语言程序设计位运算位运算是C语言中常用的一种运算方式。
它通过对二进制数进行逐位的操作，可以高效地实现一些特定的功能。
本文将介绍C语言中常用的位运算操作符，并举例说明其使用方法和应用场景。
一、位运算操作符C语言中常用的位运算操作符包括以下几种：1.按位与（&）：对两个操作数的每一位进行与操作，只有同时为1时结果才为1，否则为0。
例如：```cint a = 10; //二进制：1010int b = 6; //二进制：0110int result = a & b; //二进制：0010，即2```按位与操作符常用来进行掩码操作，例如提取一些二进制位或者将一些二进制位清零。
2.按位或（，）：对两个操作数的每一位进行或操作，只要其中有一个为1时结果就为1，否则为0。
例如：```cint a = 10; //二进制：1010int b = 6; //二进制：0110int result = a ， b; //二进制：1110，即14```按位或操作符常用来设置一些二进制位为1，或者将一些二进制位保留。
3.按位异或（^）：对两个操作数的每一位进行异或操作，相同为0，不同为1例如：```cint a = 10; //二进制：1010int b = 6; //二进制：0110int result = a ^ b; //二进制：1100，即12```按位异或操作符常用来进行数据加密、数据校验等。
4.按位取反（~）：对操作数的每一位进行取反操作，0变1，1变0。
例如：```c```按位取反操作符常用来将一些位取反，或者将整个二进制数取反。
5.左移（<<）：将一个二进制数向左移动指定的位数。
例如：```c```左移操作相当于将二进制数乘以2的指定次方。
6.右移（>>）：将一个二进制数向右移动指定的位数。
例如：```c```右移操作相当于将二进制数除以2的指定次方。
二、位运算应用场景位运算在C语言中有很多应用场景，下面的例子将介绍其中几个常见的应用场景。
C语言项目八 位运算——奇妙的数
C语言程序设计
项目八 位运算——奇妙的数
项目八 位运算——奇妙的数
项目说明
本项目通过位运算的简单应用引领学习者掌握位运算的基 础知识。主要内容包括使用位运算判断奇偶、使用位运算 判断 2 的幂、使用位运算互换 X 和 Y 、使用位运算清零指定 位四方面内容。通过 4 个任务的完成，培养学生运用位运 算高效解决实际问题的能力。
任务8.1 判断奇偶
任务准备
8.1.2 位运算符的运算
任务8.1 判断奇偶
任务准备
8.1.2 位运算符的运算 按位求反运算
对一个二进制数按位取反，即0变1,1变0。
左移运算 在左移位操作中，右端出现的空位以0补上，移至左端之外的位舍弃。 右移运算 在右移操作中，如操作数的数据类型不带符号位，则左端出现的空位补0， 移至右端之外的位舍弃；若是带符号位，则符号保持不变。
(4) A= A ^ B；(相当于A = A ^B ^A ,即A = B)
利用位运算不仅提高了代码的执行速度，而且此处还减少了对辅助变量 的需求，因此提高了程序的效率。
任务8.3互换X和Y
任务分析
编写程序，通过屏幕输入两个数，然后显示交换的结果。
任务8.3互换X和Y
任务实施
（1）新建本任务的工程和源文件。 （2）输入以下语句： #include <stdio.h> void swap(int *a, int *b) { *a = (*a) ^ (*b); *b = (*a) ^ (*b); *a = (*a) ^ (*b); }
c程序位运算
c程序位运算位运算是计算机中常用的一种运算方式，它可以对二进制数进行逻辑运算和位移操作。
在C语言中，位运算符包括按位与（&）、按位或（|）、按位异或（^）、按位取反（~）、左移（<<）和右移（>>）等。
首先，我们来看一下按位与（&）运算符。
按位与运算符将两个操作数的对应位进行逻辑与操作，只有当两个位都为1时，结果才为1，否则为0。
例如，对于二进制数1010和1100进行按位与运算，结果为1000。
接下来是按位或（|）运算符。
按位或运算符将两个操作数的对应位进行逻辑或操作，只要两个位中有一个为1，结果就为1，否则为0。
例如，对于二进制数1010和1100进行按位或运算，结果为1110。
然后是按位异或（^）运算符。
按位异或运算符将两个操作数的对应位进行逻辑异或操作，当两个位不同时，结果为1，否则为0。
例如，对于二进制数1010和1100进行按位异或运算，结果为0110。
接下来是按位取反（~）运算符。
按位取反运算符将操作数的每一位进行取反操作，即0变为1，1变为0。
例如，对于二进制数1010进行按位取反运算，结果为0101。
接下来是左移（<<）和右移（>>）运算符。
左移运算符将操作数的二进制位向左移动指定的位数，右边空出的位用0填充。
右移运算符将操作数的二进制位向右移动指定的位数，左边空出的位用符号位填充。
例如，对于二进制数1010进行左移2位，结果为101000，进行右移2位，结果为10。
位运算在计算机中有着广泛的应用。
它可以用来进行位操作，例如提取二进制数中的某些位，或者将某些位设置为特定的值。
此外，位运算还可以用来进行高效的数值计算，例如乘以2的幂次方、判断奇偶性等。
在实际编程中，位运算常常用于优化代码和节省内存空间。
通过位运算，可以用较少的代码实现复杂的逻辑操作，提高程序的执行效率。
此外，位运算还可以用于位域操作，将多个变量存储在一个字节中，节省内存空间。
《C语言程序设计》第十章位运算(完)
运行结果： a and b:0x81 a and b:0xbb a and b:0x3a
1 0 1 1 1 0 0 1 a:0xb9 a&b 1 0 0 0 0 0 1 1 b:0x83
1 0 0 0 0 0 0 1 结果:0x81
1 0 1 1 1 0 0 1 a:0xb9 a|b 1 0 0 0 0 0 1 1 b:0x83
unsigned char b=248 b>>2 1 1 1 1 1 0 0 0
补零
00111110
舍弃
不带符号的操作数右移位时，左端出现的空 位补零。
unsigned char b=248 b>>2 1 1 1 1 1 0 0 0
补零
00111110
舍弃
说明：
4) 每右移一位相当于操作数除2。 5) a>>2，b>>2形式的操作并不改变操作数a,b
b=a<<2 舍弃
0 0 0 1 1 0 1 1 a:0x1b
0 1 1 0 1 1 0 0 b:0x6c 补零
不带符号的操作数右移位时，左端出现的空 位补零。
带符号的操作数右移位时，左端出现的空位 按原最左端的位复制，无论什么操作数，移 出右端的位被舍弃。
例[10-4]：右移位操作。
void main(){ char a=-8; unsigned char b=248; printf("signed a right_shift 2 bit:%d\n", a>>2 ); printf("unsigned b right_shift 2 bit:%d\n", b>>2 ); }
C语言中的位运算与移位操作详解
C语言中的位运算与移位操作详解C语言中的位运算是指对数据的二进制位进行操作的一种操作方式，其中包括位与（&）、位或（|）、位异或（^）、位取反（~）等。
位运算通常用于各种底层编程和优化算法中，能够快速高效地操作二进制数据。
下面将详细介绍C语言中常用的位运算符及其操作。
1. 位与（&）：将两个操作数的对应位进行与运算，只有当两个对应位都为1时，结果位才为1；否则为0。
例如，0b1101 & 0b1011 = 0b1001。
2. 位或（|）：将两个操作数的对应位进行或运算，只要两个对应位中有一个为1，结果位就为1；否则为0。
例如，0b1101 | 0b1011 = 0b1111。
3. 位异或（^）：将两个操作数的对应位进行异或运算，若两个对应位不同，则结果位为1；否则为0。
例如，0b1101 ^ 0b1011 = 0b0110。
4. 位取反（~）：对操作数的每一位进行取反操作，将1变为0，0变为1。
例如，~0b1101 = 0b0010。
除了以上基本的位运算符，C语言还提供了左移（<<）和右移（>>）操作符，用于对操作数进行移位操作。
1. 左移（<<）：将一个操作数的所有位向左移动指定的位数，移动时低位补0。
例如，0b1101 << 2 = 0b0100。
2. 右移（>>）：将一个操作数的所有位向右移动指定的位数。
根据操作数的符号位和机器的具体实现，右移可能是算术右移（负数最高位补1）或逻辑右移（0填充）。
例如，0b1101 >> 1 = 0b0110（逻辑右移）；0b1001 >> 1 = 0b1100（算术右移）。
位运算和移位操作在C语言中的应用非常广泛，主要用于以下几个方面：1. 位掩码：通过位与运算（&）可以用来提取操作数的指定位或者对操作数的指定位进行清零操作。
这在一些底层硬件控制或者状态管理中非常有用。
C语言程序设计基础教程位运算介绍课件
目录
01. 位运算基础 02. 位运算操作符 03. 位运算实例
1
什么是位运算
位运算是一种对二进制数 进行运算的操作
位运算包括与、或、异或、 左移、右移等操作
位运算可以对二进制数进 行快速、高效的操作
位运算在计算机编程中具 有广泛的应用
位运算的基本操作
与运算：两个操作数对 应位都为1，结果才为1
成一个新的数
位运算的应用场景
01
01
加密和解密：利用位运算对数 据进行加密和解密
02
02
程序优化：利用位运算对程序 进行优化，提高运行效率
03
03
硬件控制：利用位运算对硬件 进行控制，如LED灯、开关等
04
04
数据压缩：利用位运算对数据 进行压缩，节省存储空间
2
按位与操作符
01
符号：&
02
功能：将两个操作数的每一位进行与 操作
或运算：两个操作数对 应位只要有一个为1，
结果就为1
异或运算：两个操作数 对应位不同，结果才为
1
取反运算：将操作数的 每一位都取反
左移运算：将操作数向 左移动指定位数，高位
补0
右移运算：将操作数向 右移动指定位数，低位
补0
循环移位运算：将操作 数向左或向右循环移动
指定位数
位段运算：将操作数中 的指定位提取出来，组
复杂位运算实例
异或运算：用于查找数组中的重复元素 移位运算：用于快速计算乘除法
掩码运算：用于提取数据的特定位 组合运算：用于实现复杂的逻辑判断和操作
位运算在实际编程中的应用
加密和解密：使用位运算对数据进行加密和 解密，提高数据安全性
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请写出47的二进制形式
请写出-47的二进制数形式
提示： 1、在计算机中，数值一律以补码表示 2、绝对值相同的数，原码除符号位外都相同 3、正数的补码、原码、反码相同 4、负数的补码，是原码的反码加1
注意：最高位是符号位，1表示负数，0表示正数
2021/3/24
第1页/共33页
整数的二进制表示
5、因为最小的存储单位是字节，所以不允许取位段 的地址。
6、位段也只能在结构中定义，二进制位数组、返回 二进制位的函数、二进制位的指针都是不允许 的
7、位段可以用整型格式符输出。例如：
printf(“%d,%d,%d”,data.a,data.b,data.c); 8、位段可以在数值表达式中引用，它会被系统自动
unsigned short a : 1; unsigned short : 1; // 无名位段，这两位空间不用 unsigned short b : 3; unsigned short c : 3; }data;
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第29页/共33页
关于位段的说明
4、一个位段不能跨单元存储。如果第一个单元空间 不能容纳下一个位段，则放弃该空间，而从下 一个单元起存放该位段。
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第20页/共33页
例12.2：右循环移位
假设用无符号短整型存放数据：
a
(16-n)位
n位
c
先取右端n位，放到最 高位上： c=a<<（16-n）;
d
然后取左端(16-n)位， 放到低位：
d=a>>n
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第21页/共33页
例12.2：右循环移位
假设用无符号短整型存放数据： a
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（3）与-1异或，相当于将各位取反（因为-1 的每个位都为1）。
10101111
^11111111 (-1)
01010000 （4）特定位翻转。将需要翻转的位与1异或
即可。
01111010
^ 00001111
01110101
2021/3/24
第9页/共33页
（5）交换两个值，不用临时变量。 例：a=3,b=4，将a和b的值互换，可以用以下赋值语句实现：
struct { unsigned short a:2; unsigned short b:3; unsigned short c:4; int i;
}data; 写赋值语句 data.a=8 后，位段a 的值为多少？
2021/3/24
第27页/共33页
关于位段的说明
1、位段成员的类型必须指定为unsigned 或int 类型； 2、可定义长度为0的位段，使某一位段从另一个字
} v;
该结构的理论长度为1*2+1*9=11个字节，但为了对齐，垫 补了一个字节，这时v的长度是12个字节。
2021/3/24
第26页/共33页
对位段中的数据引用的方法同样可以用成员运算 符“.”和指向成员运算符“->”，如 v.Bu_ = 1 ; p->Hen_ = 0;
对位段进行赋值时需要注意其允许的最大值范围， 如对结构
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用二进制位存储信息：
未用 未用 __过 __了 __着 很__ 没__ 不__ 00 x x x x xx
将动词“看见”的这六种语法属性存入一个字节， 则表示如下：
未用 未用 __过 __了 __着 很__ 没__ 不__ 0 0 1 1 0 0 10
这个字节的值就是2＋16＋32＝50。
2021/3/24
第6页/共33页
2、按位或（|）
0|0=0，0|1=1，1|1=1 该位只要有一个1便为1 按位或的用途： （1）置位：用1去跟某些位或，使某些位为
1，如：
11011001
| 00001111
11011111 （2）保留原位：用0去跟某些位或，如上例 前4位 2021/3/24
8、16进制输出，没有2进制输出格式。要 求编写程序，使键盘输入的正整数按二进 制位输出。
2021/3/24
第32页/共33页
感谢您的欣赏！
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求负数-47的补码 原码： 反码： 补码：
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第2页/共33页
位与字节
7
6
5
4
3
2
1
0
高
低
一个字节由8个二进制位（bit）构成，一个位 的取值为0或1。最右端的那一位是“最低 位”，编号为0；最左端的那一位称为“最高 位”，是符号位，从最低位到最高位按顺序 依次编号。
2021/3/24
第3页）
0&0=0，0&1=0，1&1=1
该位只要有一个0便为0
计算：
00000011 （3）
（-3） ？
& 00000101 （5） &（-5） ？
00000001 （1）
？
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第4页/共33页
按位与的用途
（1）清零（用0相&）
11011001
2021/3/24
第15页/共33页
位运算符功能总结
清位（置0）：跟0（若非说明，指指定位 的值）相&
置位（置1）：跟1相| 检测某位是否为1：跟1相& 保留原位：跟1相&，或者跟0相| 翻转某位：跟1相^
2021/3/24
第16页/共33页
位运算综合运用举例
例12.1：取一个整数a从右端开始的4~7位。
4、取反（~）
~0=1,~1=0 举例：使16位整数a最低位为0 分析：
a&1111111111111110 保留前15位，将最低位清 零； 1111111111111110这个数值为多少，较难运算；
1111111111111110 =~0000000000000001 0000000000000001的值较为简单，就是1； 所以可以用：a=a&~1的表达式达到要求。
2021/3/24
第13页/共33页
6、右移运算符（>>）
右移n位相当于除以2^ n，右移位运算速度比除法 快。
00001111
>>2
00000011 注意：
无符号数：右移时左边补0； 有符号数：非负整数——右移位时左边补0；
负整数——逻辑右移：左边补0； 算术右移：左边补1
2021/3/24
31
8765432 10
31 30
43210
在中间取位比较麻烦，最好将该4位移到最低位， 方便操作 a>>4即：
找一个数与（a>>4）进行运算，需要保留第四位 ，而使其余位清零
2021/3/24
第17页/共33页
设置一个最低四位均为1而其余位为0的数与之 进行按位与运算，能够保留最低四位
0： 0000….00000 ~0： 1111…..11111 ~0<<4： 1111…..10000 为什么不直接右移？ ~(~0<<4)：0000…...01111 将(a>>4)跟（~（~0<<4））进行与运算，便可 保留4~7位
2021/3/24
第12页/共33页
5、左移运算符（<<）
左移n位，右补n个0。
左移n位相当于乘以2^n，左移位运算速度 比乘法快。
但是，左移位可能溢出，实际结果不会超 出指定的整数类型的值域。
unsigned char x = 37 << 3 ; 00100101 （37）
<<3 00101000 （40）
} v;
2021/3/24
第25页/共33页
结构中可以同时定义位段和其他字段。例如，重新定义动 词属性结构如下：
struct VerbAttr{ unsigned short Bu_ : 1 ; unsigned short Mei_ : 1 ; unsigned short Hen_ : 1 ; unsigned short _Zhe : 1 ; unsigned short _Le : 1 ; unsigned short _Guo : 1 ; char verb [9] ;
开始存放，如下：
struct { unsigned short a: 1; unsigned short b: 2; unsigned short : 0; unsigned short c :3;
}data; data的长度是 几个字节？
2021/3/24
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关于位段的说明
3、可定义无名位段，表明该几位空间不用： struct {
第14页/共33页
检查一下你所用的计算机系统的C编译系统执行 的是逻辑右移还是算术右移：
程序代码：
#include<stdio.h> void main( ) {
int a=~0,b; b=a>>1;
if(b==a)printf(“算术右移！\n”); else printf(“逻辑右移！\n”); } 若b仍为~0，则表明采用的是算术右移，反之为逻 辑右移。
(16-n)位
n位
c
d
先取右端n位，放到最 高位上： c=a<<（16-n）;
然后取左端(16-n)位， 放到低位： d=a>>n
b n位
2021/3/24
(16-n)位
第22页/共33页
b=c|d
对于无符号整数，总长度N(8 16 32)，则可 以归纳为：
循环右移n： (a>>n) |(a<<(N-n)) 循环左移n： (a<<n) |(a>>(N-n))