C语言的位运算详解

淩亂°似流年 2023-01-09 12:54 144阅读 0赞

## 楔子 ##

2021-1-21日，天气阴  
     我像往常一样起床、开始写代码，突然我感到一种莫名的心情在我心中翻涌，虽不强烈，但也让我有了点与代码无关的念头。

## 1、位运算 ##

**位运算说明：**

*  按位与& ： 两个全为1，结果为1，否则为0
 *  按位或| ：两个有一个为1，结果为1，否则为0
 *  按位异或 ^：两个一个为0，一个为1，结果为1，否则为0
 *  按位取反 ~： 0 -> 1，1->0
 *  按位左移<<：将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位，左边的二进制位丢弃，右边的补0
 *  按位右移>>：将一个运算对象的各二进制为全部右移若干位，右边的二进制位全部丢弃，左边负数补1，正数补0

**C语言的原码，反码，补码**

*  二进制的最高位是符号位：0表示正数，1表示负数
 *  正数的原码，反码，补码都一样(三码合一)
 *  负数的反码 = 它的原码符号位不变，其它为取反（0->1,1->0）
 *  负数的补码 = 它的反码+1
 *  0的反码，补码都是0
 *  在计算机运算的时候，都是以补码的方式来运算的，它可以把正数和负数统一起来

**运算表**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ3OTUzODU1_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
**案例：**

*  求出~2的值

//在计算机运算的时候，都是以补码的方式来计算的，所以先得到它的补码
    		//2是正数，所以他是三码合一，2默认是int类型的，为4个字节
    		2的原码\反码\补码： 00000000 00000000 00000000 00000010 => 2
    		//这里得到的是一个补码
    	 按位取反~2： 11111111 11111111 11111111 11111101  //按位取反和反码不是一个概念
    	 	//我们需要将什么的补码转成原码
    	 	补码-1=>反码： 11111111 11111111 11111111 11111100
    	 	反码符号位不变，其他位取反=>原码：10000000 00000000 00000000 00000011  => -3
    	 	最后得到的结果为~2 = -3；

*  求出2&-3的值

//先得到2和-3的补码
    	2是正数，所以三码合一
    	2的补码：00000000 00000000 00000000 00000010
    	
    	-3的原码：10000000 00000000 00000000 00000011
    	-3的反码：11111111 11111111 11111111 11111100
    	-3的补码：11111111 11111111 11111111 11111101
    
    	2&-3
    	2的补码：00000000 00000000 00000000 00000010
       -3的补码：11111111 11111111 11111111 11111101
     2&-3的补码：00000000 00000000 00000000 00000000 = > 0

*  求-1<<2的值（左移）

//先得到-1的补码
    	-1的原码：10000000 00000000 00000000 00000001
    	-1的反码：11111111 11111111 11111111 11111110
    	-1的补码：11111111 11111111 11111111 11111111
    
           -1：11111111 11111111 11111111 11111111
    -1左移2：11111111 11111111 11111111 11111111	
    	//左移：左边的二进制位全部丢弃，右边的补0
    	-1<<2补码：11111111 11111111 11111111 11111100
    	-1<<2反码：11111111 11111111 11111111 11111011
    	-1<<2原码：10000000 00000000 00000000 00000100 = >-4

*  求-1>>2的值 （右移）

//先得到-1的原码
    	-1的原码：10000000 00000000 00000000 00000001
    	-1的反码：11111111 11111111 11111111 11111110
    	-1的补码：11111111 11111111 11111111 11111111
    	//右移2位，移除最右边的两个进制位，因为是负数，所以在左边补1，如果是正数则补0
    	-1>>2的补码:11111111 11111111 11111111 11111111

## 2、细节说明 ##

**以下是我在实际使用过程中发现的一些问题**

*  在进行~运算的时候，对**负数**的补码进行取反操作后得到的数就是运算的结果，不需要再将得到的数转换成原码，例如：

~-5
    -5原码：10000000 00000000 00000000 00000101
    
    -5的反码：11111111 11111111 11111111 11111010
    
    -5的补码：11111111 11111111 11111111 11111011
    
    ~-5：00000000 00000000 00000000 00000100

如果再将取反的结果进行反码，原码的转换就得不到我们想要的结果

*  如果是**正数**的的话，在对其补码进行取反操作后得到的数还需要进行到反码->原码的转换，例如

~5的值
    
    原码、反码、补码（正数三码合一）：00000000 00000000 00000000 00000101
    
    ~5（取反操作后的补码）：11111111 11111111 11111111 11111010
    
    ~5的反码：11111111 11111111 11111111 11111001
    
    ~5的原码：100000000 00000000 00000000 00000110 = -6

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