一篇帶你了解C語(yǔ)言--位操作詳情
在C語(yǔ)言中,是可以單獨(dú)操控變量中的位的。因?yàn)镃在提供高級(jí)語(yǔ)言便利的同時(shí),還能在為匯編語(yǔ)言所保留的級(jí)別上工作。
二進(jìn)制數(shù)、位和字節(jié)
在我們?nèi)粘I钪型ǔJ褂玫氖M(jìn)制。
例如數(shù)字1234可以寫(xiě)成:
1 *10e3 + 2 * 10e2 + 3 * 10e1 + 4 * 10e0
這種方法是基于10的冪,所以稱為以10為基底書(shū)寫(xiě)的。
那么以2為基底表示的數(shù)字就是二進(jìn)制數(shù)。
例如:二進(jìn)制數(shù)1111
1 * 2e3 + 1 * 2e2 + 1 * 2e1 + 1 * 2
轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制就是:
1* 8+1* 4+1*2+1 = 15
二進(jìn)制整數(shù)
C語(yǔ)言用字節(jié)表示存儲(chǔ)系統(tǒng)字符集所需的大小,通常1字節(jié)為8位。
可以從左往右給這8位分別編號(hào) 7~0。在一字節(jié)中,編號(hào)是7的位被稱為高階位,編號(hào)為0的被稱為低階位,每一位的編號(hào)對(duì)應(yīng)2的相應(yīng)指數(shù)。
該字節(jié)能表示的最大的數(shù)字是把所有位設(shè)置為1:1111 1111,其值為255。最小值就是:0000 0000,其值為0。
所以1字節(jié)可以存儲(chǔ)0~255范圍內(nèi)的數(shù)字總共256個(gè)值,在ASCII碼中對(duì)應(yīng)了256個(gè)狀態(tài)。
unsigned char用1字節(jié)表示的范圍是0~255,而signed char 用1字節(jié)表示范圍是-128 ~ 127。
有符號(hào)整數(shù)
表示有符號(hào)數(shù)最簡(jiǎn)單的方式是用1位(高階位)存儲(chǔ)符號(hào),剩下7位表示數(shù)字。
用這種符號(hào)量表示法,1000 0001表示 -1、0000 0001表示 1。其表示范圍是 -127~127。這種方法的缺點(diǎn)是有兩個(gè)0,+0和-0,有點(diǎn)浪費(fèi)。
二進(jìn)制補(bǔ)碼方法避免了這個(gè)問(wèn)題。以一字節(jié)為例:
二進(jìn)制補(bǔ)碼用1字節(jié)中的后7位表示0~127,高階位設(shè)置為0.如果高階位是1,表示的是負(fù)數(shù)。 假設(shè)一個(gè)值位組合為:1000 0000,無(wú)符號(hào)字節(jié)就表示的128,有符號(hào)字節(jié)表示-128。
要得到一個(gè)二進(jìn)制補(bǔ)碼的數(shù)的相反數(shù),最簡(jiǎn)單的方法是反轉(zhuǎn)每一位,然后加1。
1是0000 0001,-1就是 1111 1110 + 1,或 1111 1111。
二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)介紹
一個(gè)普通的十進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)可以這樣表示
0.234 = 2 /10 + 3 / 100 + 4 / 1000
從左往右各分母都是10的遞增次冪。
那么在二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)中,使用2的冪作為分母,比如
.1011 = 1 / 2 + 0 / 4 + 1 / 8 + 1 / 16
八進(jìn)制和十六進(jìn)制
八進(jìn)制以8為基底,用0~7表示數(shù)字。十六進(jìn)制以16作為基底,用0 ~15表示數(shù)字。但沒(méi)有單獨(dú)的數(shù)表示10 ~ 15,所以用字母 A ~F表示。
3位二進(jìn)制對(duì)應(yīng)一位八進(jìn)制
4位二進(jìn)制對(duì)應(yīng)一位十六進(jìn)制
C按位運(yùn)算符
C提供了按位邏輯運(yùn)算符和移位運(yùn)算符。
按位邏輯運(yùn)算符
4個(gè)按位邏輯運(yùn)算符都用于整形數(shù)據(jù),包括char。
二進(jìn)制反碼或按位取反:~
一元運(yùn)算符把1變?yōu)?,把0變?yōu)?。示例:
~(0001 1100) //表達(dá)式 (1110 0011) // 結(jié)果值
需要注意的是該運(yùn)算符不會(huì)改變之前變量的值,但確實(shí)創(chuàng)建了一個(gè)可以使用或賦值的新值。
按位與:&
二元運(yùn)算符通過(guò)逐位比較兩個(gè)運(yùn)算對(duì)象生成一個(gè)新值。
對(duì)于每一個(gè)位,兩個(gè)運(yùn)算對(duì)象中相應(yīng)的位都為1時(shí),結(jié)果為1。示例:
(1001 1001) & (0011 1100) //結(jié)果為 (0001 1000)
C有按位與和賦值結(jié)合的運(yùn)算符:&=
val &= 0247 等價(jià)于 val = val & 0247
按位或:|
二元運(yùn)算符|,對(duì)于每個(gè)位,如果兩個(gè)運(yùn)算對(duì)象中相應(yīng)的位是1,結(jié)果為1。
示例:
(1001 1001) | (0111 0010) 結(jié)果為 (1111 1011)
同時(shí)C也有這樣的運(yùn)算符:|=
按位異或:^
二元運(yùn)算符 ^,對(duì)于每一位,如果兩個(gè)運(yùn)算對(duì)象中相應(yīng)的位一個(gè)為1,但不是兩個(gè)為1,結(jié)果為1。
示例:
(1100 0001) ^ (0101 1011) 結(jié)果為 (1001 1010)
同時(shí)C也有這樣的運(yùn)算符: ^=
用法:掩碼
所謂掩碼指的是一些設(shè)置為開(kāi)(1)或關(guān)(0)的位組合。
假設(shè)定義符號(hào)常量MASK為2,即(0000 0010),那么語(yǔ)句
val &= MASK
就是把val中除了1號(hào)位以外的所有位都設(shè)置為01號(hào)位的值不變。這個(gè)過(guò)程叫做使用掩碼,掩碼中的0隱藏了val中的其他位。
圖解:
用法:打開(kāi)位(設(shè)置位)
有時(shí)需要打開(kāi)一個(gè)值中的特定位,而其他位保持不變。
val |= MASK;
把val的1號(hào)位設(shè)置為1,其他位不變。
因?yàn)閨運(yùn)算符,任何位與0組合結(jié)果為本身,任何位與1組合,結(jié)果都為1。
用法:關(guān)閉位(清空位)
和打開(kāi)類似,有時(shí)需要再不影響其他位的情況下關(guān)閉指定的位。
假設(shè)要關(guān)閉變量val中的1號(hào)位,MASK只有1號(hào)位為1。即:
val = val & ~MASK;
由于MASK除1號(hào)位以外全為0,那~MASK除1號(hào)位以外全為1。再使用&,任何位與1組合都為本身,所以這條語(yǔ)句保持除1號(hào)位以外其他各位不變。
示例:
val ^= MASK; (0000 1111) ^ (1011 0110) 結(jié)果為 (10111001)
用法:切換位
是指打開(kāi)已關(guān)閉的位,或關(guān)閉已打開(kāi)的位??梢允褂冒次划惢蜻\(yùn)算符(^)切換位。
if ((val & MASK) == MASK) printf("...");
val中與MASK為1的位相對(duì)應(yīng)的位都被切換了,MASK為0的位相對(duì)應(yīng)的位不變。
用法:檢查位的值
若檢查val的某一位是否為1,可設(shè)置一個(gè)掩碼剛好這個(gè)位為1.
若檢查第二位,即:
MASK為(0000 0010)
程序可以這樣寫(xiě):
if ((val & MASK) == MASK) printf("...");
為了避免信息漏過(guò)邊界,掩碼至少要與其覆蓋的值寬度相同。
移位運(yùn)算符
左移:<<
左移運(yùn)算符將其左側(cè)運(yùn)算對(duì)象每一位的值向左移動(dòng)其右側(cè)運(yùn)算對(duì)象指定的位數(shù)。左側(cè)運(yùn)算對(duì)象移出左末端位的值丟失,用0填充空出的位置。
示例:
(1000 0110) << 2 結(jié)果為 (0001 1000)
可以使用左移賦值運(yùn)算符(<<=)來(lái)更改變量的值。
int val = 1; //0000 0001 val <<= 2; 結(jié)果為 0000 0100
右移:>>
右移運(yùn)算符將其左側(cè)運(yùn)算對(duì)象每一位的值向右移動(dòng)其右側(cè)運(yùn)算對(duì)象指定的位數(shù)。
對(duì)于無(wú)符號(hào)類型,用0填充空出的位置,對(duì)于有符號(hào)類型,結(jié)果取決于機(jī)器。
示例:>>=
int val = 16; //0001 0000 val >>= 3; 結(jié)果為: 0000 0010
總結(jié)
本篇文章就到這里了,希望能給你帶來(lái)幫助,也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!
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