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位运算的操作数只能是整型或字符型，不能是浮点型数据，而且操作数都是以补码形式参与运算的，表9-1是C语言中提供的6种位运算符。

9.1.1　按位与运算符

按位与运算符“＆”是双目运算符。按位与运算规则如表9-2所示。

功能:参与运算的两数各对应的二进制位相与。只有对应的两个二进制位均为1时，结果位才为1，否则为0。

(1)正数的按位与运算例如:

计算10＆5，我们需要先把十进制数转换为补码形式，再进行按位与运算，结果是0，计算如下:

(2)负数的按位与运算

计算－9＆－5，结果是－13，计算如下:

第1步:先转换为补码形式。

第2步:补码进行按位与运算。

第3步:将结果转换为原码。

补码:1111 0011，反码:1111 0010，原码:1000 1101，原码:－13。

(3)按位与的作用

按位与运算通常用来对某些位清0或保留某些位。例如把整型变量a的高8位清0，保留低8位，可以使用a＆255运算(255的二进制数形式为0000000011111111)。

例如，有一个数是0110 1101，我们希望保留从右边开始第3、4位，以到达程序的某些要求，我们可以这样运算:

9.1.2　按位或运算符

按位或运算符“|”是双目运算符。其运算规则如表9-3所示。

功能:参与运算的两数各对应的二进制位相或。只要对应的两个二进制位有一个为1时，结果位就为1，否则为0。

参与运算的两个数均以补码出现。

例如:计算10|5，结果是15，运算如下:

此运算常用来将源操作数某些位置1，其他位不变。我们首先设置一个二进制掩码，执行按位或运算，把其中特定位置1，其他位为0。

例如有一个数是0000 0011，我们希望把它从右边开始第3、4位置为1，其他位不变，我们可以写成:

9.1.3　按位异或运算符

按位异或运算符“^”是双目运算符。其运算规则如表9-4所示。

功能:参与运算的两数各对应的二进制位相异或，当两对应的二进制位相异时，结果为1。

例如:10^5运算过程如下:

充分利用按位异或的特性，可以实现以下效果:

(1)设置一个二进制掩码，执行按位求异或运算，设置特定位为1，可以使特定位的值取反;设置掩码中除特定位外其他位为0，可以保留原值。设有0111 1010，要使其低4位翻转，即1变为0，0变为1，可以将它与0000 1111进行按位异或运算，即:

(2)不引入第三变量，交换两个变量的值。

要将a和b的值互换，可以用以下赋值语句实现:

分析如下:(按位异或满足交换率)

b=b^a=b^a^b=b^b^a=0^a=a;

a=a^b=a^b^a=a^a^b=0^b=b;

假设a=3、b=4，验证如下:

9.1.4　按位取反运算符

按位取反运算符“～”为单目运算符，具有从右至左的结合性。其功能是对参与运算的数的各二进制位按位求反。例如～9的运算为:～(0000 1001)，结果为:(1111 0110)，如果表示无符号数是246，如果表示有符号数是－10。

9.1.5　左移运算符

左移运算符“＜＜”是双目运算符。其功能是把“＜＜”左边的操作数的各二进位全部左移若干位，由“＜＜”右边的操作数指定移动的位数。

左移运算过程如下所示:

二进制码:00000001，表示十进制数n=1;

n＜＜1二进制码:00000010，表示十进制数n=2;

n＜＜2二进制码:00000100，表示十进制数n=4;

n＜＜3二进制码:00001000，表示十进制数n=8;

n＜＜4二进制码:00010000，表示十进制数n=16;

n＜＜5二进制码:00100000，表示十进制数n=32;

n＜＜6二进制码:01000000，表示十进制数n=64;

n＜＜7二进制码:10000000，表示十进制数n=128;

n＜＜8二进制码:00000000，表示十进制数n=0。

如果数据在左移时值不超出指定字节范围，每左移一位相当于乘以2的n次幂。

9.1.6　右移运算符

右移运算符“＞＞”是双目运算符。其功能是把“＞＞”左边的操作数的各二进位全部右移若干位，“＞＞”右边的操作数指定移动的位数。

右移运算根据操作数是否有符号，分为无符号数右移和有符号数右移。无符号数右移n位时，丢弃右边n位数据，并在左边填充0。有符号数右移还可以分为算术右移和逻辑右移。算术右移是指有符号数右移时，左边以符号位填充;逻辑右移和无符号时右移一样，左边以0填充。

算术右移过程如下所示:

二进制码:10000000，表示十进制数n=－128;

n＞＞1二进制码:11000000，表示十进制数n=－64;

n＞＞2二进制码:11100000，表示十进制数n=－32;

n＞＞3二进制码:11110000，表示十进制数n=－16;

n＞＞4二进制码:11111000，表示十进制数n=－8;

n＞＞5二进制码:11111100，表示十进制数n=－4;

n＞＞6二进制码:11111110，表示十进制数n=－2;

n＞＞7二进制码:11111111，表示十进制数n=－1;

n＞＞8二进制码:11111111，表示十进制数n=－1。

如果数据在右移时值不超出指定字节范围，每右移一位相当于除以2的n次幂。