2.7　位運算

所謂位運算是指進行二進制位的運算。C語言提供如下幾種位運算符：

&　按位與

|　按位或

^　按位異或

～　取反

<<　左移

>>　右移

說明：

①位運算符中除“～”以外，均為二目運算符，即要求兩側各有一個運算量。

②運算量只能是整型或字符型的數據。

（1）按位與運算符（&）

參加運算的兩個運算量，如果兩個相應的位都為1，則該位的結果值為1，否則為0，即：

0&0=0;0&1=0;1&0=0;1&1=1

例如：3&5，先把3和5以補碼表示，再進行按位與運算。

　　

它是1的補碼，因此3&5=1。

按位與有一些特殊的用途：

①清零。如果想將一個單元或某一位清零，將其與0進行與運算即可。

②取一個數中某些指定位。如只想要P1口的低4位，只需將P1和0x0f相與即可。

③要想將哪一位保留下來，就與一個數進行與運算，此數在該位取1，其余位取0，例如：有一數01010101，想把其中左面第3、4、5、7、8位保留下來，可以這樣：

　　

（2）按位或運算符（|）

兩個相應位中只要有一個為1，該位的結果值為1。即：

0|0=0;0|1=1;1|0=1;1|1=1

例如：八進制數060|017

　　

按位或運算常用來對一個數據的某些位定值為1。

（3）按位異或運算符（^）

也稱XOR運算符。它的規則是：參加運算的兩個相應位同號，則結果為0；異號則為1。即：

0^0=0; 0^1=1; 1^0=1; 1^1=0

　　

異或運算的應用：

①使特定位翻轉。假設有01111010，想使其低4位翻轉，即1變為0，0變為1。可以將它與00001111進行異或運算。即：

　　

結果值的低4位正好是原數低4位的翻轉。因為任意位與0異或保留原值，與1異或取反，故要使哪幾位翻轉就將與其進行異或運算的數中該幾位為1即可。

②交換兩個值，不用臨時變量。

例：a=3，b=4，想將a和b的值互換，可以用以下賦值語句實現。

a=a^b;

b=b^a;

a=a^b;

可以用豎式來說明：

　　

（4）取反運算符（～）

“～”是一個單目運算符，用來對一個二進制數按位取反，即將0變1，1變0。

例：～025是對八進制數25（0000000000010101）按位取反。

　　

（5）左移運算符（<<）

假設對一個字節進行左移運算，如圖2-12所示：

高位左移后溢出，舍棄不起作用，右端低位補0。

“<<”用來將一個數的各二進位全部左移若干位。

例：a=a<<2

將a的二進制數左移2位，右補0。若a=15，即二進制數00001111，左移2位得00111100，即十進制數60。

左移1位相當于該數乘以2，左移2位相當于該數乘以4。但此結論只適用于該數左移時被溢出，舍棄的高位中不包含1的情況。

（6）右移運算符（>>）

假設對一個字節進行右移運算，如圖2-13所示：

低位右移后溢出，舍棄不起作用，左端位高補0。

如：a>>2表示將a的各位二進位右移2位。移到右端的低位被舍棄，對無符號數，高位補0。

如：a=017，

　　

右移1位相當于除以2。

在右移時，需要注意符號位問題，對無符號數，右移時左邊高位移入0。對有符號的值，如果原來符號位為0，則左邊也是移入0，如果符號位原來為1，則左邊移入0還是1，要取決于所用的計算機系統。

（7）位運算符與賦值運算符結合

位運算符與賦值運算符結合可以組成擴展的賦值運算符。

如：&=，|=，　　<<=，　　>>=，　　^=

例：a&=b相當于a=a&b

a<<=2相當于a=a<<2

【例2-18】取一個整數a從右端開始的4～7位。

　　

（8）循環移位

循環移位有循環左移和循環右移，如圖2-14所示。

在C程序中，如需循環移位，可加頭文件<intrins.h>，然后調用庫函數_crol_（循環左移）和_cror_（循環右移）。

【例2-19】將P1口循環左移2位。