C语言基础——位运算

十四、位运算

14.1 位运算符

符号	作用
&	按位与
I	按位或
^	按位异或
~	取反
<<	左移
>>	右移

14.1.1 按位与运算

按位与运算符 “&” 是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相与。只有对应的两个二进位均为1时，结果位才为1，否则为0。参与运算的数以 补码 方式出现。eg. 9&5=1

14.1.2 按位或运算

按位或运算符 “|” 是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相或。只要对应的二个二进位有一个为1时，结果位就为1。参与运算的两个数均以补码出现。eg. 9|5=13

14.1.3 按位异或运算

按位异或运算符 “^” 是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相异
或，当两对应的二进位相异时，结果为1。参与运算数仍以补码出现。eg.9^5=12

14.1.4 求反运算

求反运算符 “~” 为单目运算符，具有右结合性。其功能是对参与运算的数的各二进位按位求反。eg. ~9

14.1.5 左移运算

左移运算符 “<<” 是双目运算符。其功能把 “<<” 左边的运算数的各二进位全部左移若干位，由 “<<” 右边的数指定移动的位数，高位丢弃，低位补0。

a<<4	//若a=00000011（十进制3）,左移 4 位后为 00110000（十进制48）
等价于 a*(2的4次方)

14.1.6 右移运算

右移运算符 “>>” 是双目运算符。其功能是把 “>>” 左边的运算数的各二进位全部右移若干位， “>>” 右边的数指定移动的位数。低位丢弃，高位补0。

a=15;		//二进制 00001111
a>>2;		//右移2位，00000011（十进制3）

应该说明的是，对于有符号数，在右移时，符号位将随同移动。当为正数时，最高位补0，而为负数时，符号位为1，最高位是补 0 或是补 1 取决于编译系统的规定。TurboC和很多系统规定为补1。

14.2 位域（位段）

14.2.1 概述

有些信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节，而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时，只有 0 和 1 两种状态，用一位二进位即可。为了节省存储空间，并使处理简便，C语言又提供了一种数据结构，称为 “位域” 或 "位段” 。

所谓 “位域” 是 把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域，并说明每个区域的位数。每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。

14.2.2 位域定义

位域定义的形式：

struct 位域结构名
{
	位域列表;
};

其中，位域列表的形式为：

类型说明符 位域名:位域长度

14.2.3 位域的使用

位域的使用（位域的使用和结构成员的使用相同）：位域变量名.位域名

struct bs
{
	int a:8;
	int b:2;		
	int c:6;		
}data, *pb;
//说明data为bs变量，共占两个字节。其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。
data.a = 12;
data.b = 3;
data.c = 24;

pb = &data;
pb->a = 0;

位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。可采用先定义后说明，同时定义说明或者直接说明这三种方式。

对于位域定义的说明：
（1）一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存放另一位域时，应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。

struct bs
{
	unsigned a:4;		//取值范围为 0~15
	unsigned :0;			// 空域
	unsigned b:2;		//取值范围为 0~3
	unsigned c:6;		//取值范围为 0~63
};
//在这个位域定义中，a占第一字节的4位，后4位填0表示不使用，b从第二字节开始，占用2位，c占用6位。

（2）由于位域不允许跨两个字节，因此位域的长度不能大于一个字节的长度，也就是说不能超过8位二进位。

（3）位域可以无位域名，这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。位域在本质上就是一种结构类型，不过其成员是按二进位分配的。

struct k
{
	int a:1;
	int :2;		//该 2 位不能使用
	int b:3;
	int c:2;
};