简单的逻辑运算

前言

很多人的编程能力或许很强，但是却“知其然而不知其所以然”，今天要给大家讲的是“数据的运算”，让我们可以更好的理解数据在计算机是如何存储以及运算的。

一，数据在哪里运算

现代的计算机都是根据冯诺依曼模型设计的，此模型着眼于计算机的内部构造，认为计算机主要有五大子系统组成：输入设备，输出设备，存储器，控制单元，算术逻辑单元。

数据的运算在CPU（寄存器中），高速缓冲区，主内存中都可以完成。

运行速度排序为：CPU>高速缓冲区>主存储器。

速度快的CPU价格昂贵，价格便宜的主存储器运算速度是相对较慢的。为了使计算机更有性价比，计算机通常配置了三种不同层次的存储器。

如图所示：

二，运算的分类

运算分为两大类：算数运算和逻辑运算。

今天主要给大家讲述逻辑运算。

逻辑运算分为两种：一元运算和二元运算。

如果定义了一个位作为逻辑运算的值，那么就可以进行逻辑运算了。逻辑运算通常会输入1-2个位，生成一个为。如果输入的是一个位，就称其为一元运算，如果是两个位，就称其为二元运算。

我们主要讲与，或，异或这三种二元运算，它们的运算符号分别是&，|，^

1,AND

我们通常用&这个操作符对数的每一位进行与逻辑运算，若两个补码中对应位的逻辑值均为1，则运算结果为1，若有其中一位为0，则运算的结果为零。

举个栗子：

2，OR

我们用"|"这个操作符对数据反码的对应位进行或逻辑运算，当且仅当对应位都为零时，输出结果为0，否则为1。

举个例子：

用图直观表示为：

3，XOR

异或的运行规则是当且仅当输入对应位相同时输出0，否则，输出1。

实例​​​​

三，逻辑运算的应用

掩码

上述三种逻辑运算可以用于修改位模式，可将指定的位复位，置位，反转，但是实现对位模式的修改还必须使与，或，异或的逻辑运算搭配其他的位模式使用，这个所谓其他的位模式就是掩码。

AND  

应用：使指定位复位。

1，在目标位模式需要置零的位，掩码相应位设为零。

2，在目标位模式需要保持不变的位，掩码相应位设为1。

例如，现在假设要将目标位从左往右数的五个位全都清除，那么设计的掩码就是左五位都为零。

使用一个掩码复位目标数的最后五位，怎么用逻辑运算实现呢？

OR

功能：指定位置位

1，目标位需置1，对应掩码位设为1。

2，目标位需保持不变，掩码的位置设为0。

例如，假设要把目标的最后五位置位1，其余位不变，那么掩码的最后五位就设为1，其余位设为0.

在电厂里，如何应用掩码把6号泵头打开。

XOR

使指定位反转。

1，目标位需要反转，掩码对应位设为1.

2，目标位保持不变，掩码对应位设为0.

例如，反转目标位最后五位。

实际操作一下，用掩码反转目标数的最后五位。

练习

你学会了吗？

来，做一道题测试一下。

test:

如果一个数的二进制从右向左的第3位为0，则变成1;再将结果变回原数。(答案在下期揭晓）

总结

逻辑运算学起来，好像还挺简单，但是要用它们来对位模式进行指定的修改，有时候就不那么容易了，下去后还是要多加练习。