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2025-09-30
C语言程序设计实用教程：位运算符的应用与实例
【摘要】：下面介绍6 种位运算符的运算与应用。在进行位运算之前，需把参加位运算的对象的值转换为二进制数。例如：4.按位与运算按位与运算符（&）将其两边数据对应的二进制位按位进行与运算。清零，即使全部二进制位置为0，只要找一个二进制数，其中各个位符合条件：原来的数中为1 的位，新数中相应的位为0，其他位不考虑，然后使二者进行&运算，即可达到清零的目的。图8.1进制转换程序运行结果
下面介绍6 种位运算符的运算与应用。在进行位运算之前，需把参加位运算的对象的值转换为二进制数。
1.按位取反运算
按位取反（～）是位运算中唯一的一个单目运算符，运算对象置于运算符的右边，其运算功能是把运算对象的内容按位取反，即每一位上的0 变1、1 变0。例如：
a=00011010, ～a=11100101
2.左移运算
左移运算符（<<）用于将一个数的各个二进制位全部向左平移若干位（左边移出的部分忽略，右边补0）。
若a=15，即二进制数位00001111，执行语句a=a<<2，左移2 位得00111100，即十进制数60。
左移1 位相当于该数乘以2，左移2 位相当于该数乘以4，但此结论只适用于该数左移时被溢出舍弃的高位中不包含1 的情况。例如：
左移比乘法运算快得多，有些编译程序自动将乘以2 的运算用左移1 位来实现，将乘2n的幂运算处理为左移n 位。
3.右移运算
右移运算符（>>）用于将一个数的各个二进制位全部向右平移若干位（右边移出的部分忽略，左边对无符号数补0，有符号数补符号位）。
每右移1 位，相当于除2，右移n 位相当于除2n。例如：
4.按位与运算
按位与运算符（&）将其两边数据对应的二进制位按位进行与运算。与逻辑与运算规则一致，两者都为1 则结果为1，否则为0。例如：
结论：与1 按位与为1，那么该位为1；与1 按位与为0，那么该位为0。所以，与1 按位与可用于检测某个位是1 还是0。
按位与还可进行清零、取指定位、保留指定位等特殊用途。
清零，即使全部二进制位置为0，只要找一个二进制数，其中各个位符合条件：原来的数中为1 的位，新数中相应的位为0，其他位不考虑，然后使二者进行&运算，即可达到清零的目的。
取指定位，即取一个数中的某些指定位。若有一个整数a（2 字节）。想取其中的低字节数，只需将a 与（377）8 按位与即可。若想取两个字节中的高字节，只需a 与（177400）8 按位与 即可。
保留指定位，若想将哪一位保留下来，就与一个数进行&运算，此数在该位取1，其余位为0。
5.按位或运算
按位或运算符（|）将其两边数据对应的二进制位按位进行或运算。与逻辑或运算规则一致，二者只要有1 个为1 则结果为1；否则为0（两者都为0 时为0）。例如：(https://www.chuimin.cn)
结论：与0 按位或为1，那么该位为1；与0 按位或为0，那么该位位0。就是说任何位与0 按位或还是等于这一位（保持不变）。
按位或运算常用将一个数据的某些位定值为1。例如，a 是一个整数（16 位），有表达式a|0377，则低8 位值全为1，高8 位保持不变。
6.按位异或运算
按位异或运算（^）也称XOR 运算。将其两边数据对应的二级制位按位进行异或运算，若二者相同，结果为0，若二者不同（相异），结果为1。例如：
结论：任何位与1 按位异或，等价于对该位取反。
异或运算符的应用：
（1）使用按位异或运算，可使特定位翻转。例如，假设有数0111 1010，想使其低4 位翻转，即1 变0，0 变1，可以将其与0000 1111 进行异或运算即可。
结果值的低4 位正好是原值低4 位的翻转。要使哪几位翻转就将其进行异或运算的哪几位置为1 即可。
（2）与0 异或，保留原值。
（3）交换两个值，不用临时变量。
假如要将a 和b 的值交换，可以用以下赋值语句来实现。
【例8.1】使用位操作实现将一个十进制整数转换为二进制数输出。程序分析：
设置一个屏蔽字，其中只有一位为1，其余位为0，为1 的位为测试位。将此屏蔽字与被转换数进行按位与运算，根据运算结果判断被测试位是1 还是0。循环测试（一个整数2 个字节，16 位，测试16 次，从最高位开始测试，每次测试后屏蔽字右移1 位以便测试下一位）并输出测试结果就是整数对应的二进制数。
程序代码如下：
程序运行结果如图8.1 所示。
图8.1 进制转换程序运行结果
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