深入了解C语言中的按位逻辑运算

原创已于 2024-08-08 18:31:58 修改 · 591 阅读

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于 2024-08-08 18:30:52 首次发布

了解C语言中的按位逻辑运算：

在C语言中，按位运算符是处理二进制数据的强大工具。按位运算符可以直接操控数据的每一位，这使得它们在处理低级别的数据操作、优化性能、嵌入式系统开发、加密算法等场景中变得尤为重要。在这篇博客中，我们将深入探讨几种常见的按位逻辑运算符，包括按位与 (AND)、按位或 (OR)、按位异或 (XOR)、按位取反 (NOT) 等，并展示如何在C语言中使用它们。

接下來我們就以宏定義的方式來説明：

以下是一些常见的按位逻辑运算符及其定义：

按位或 (OR): #define OR(a, b) ((a) | (b))

只要 a 或 b 的对应位有一个为 1，结果的对应位就为 1。否则为 0。
按位与 (AND): #define AND(a, b) ((a) & (b))

只有当 a 和 b 的对应位都为 1 时，结果的对应位才为 1。否则为 0。
按位异或 (XOR): #define XOR(a, b) ((a) ^ (b))

当 a 和 b 的对应位不同时，结果的对应位为 1；相同时，结果的对应位为 0。
按位或取反 (NOR): #define NOR(a, b) (~((a) | (b)))

对 OR 操作的结果取反。
按位与取反 (NAND): #define NAND(a, b) (~((a) & (b)))

对 AND 操作的结果取反。
按位异或取反 (NXOR): #define NXOR(a, b) (~((a) ^ (b)))

对 XOR 操作的结果取反。
按位取反 (NOT): #define NOT(a) (~a)

对 a 的每一位取反。
值取反 (TURN): #define TURN(a) (~a+1)

这通常用来获取一个数的补码。

示例代码

#include <stdio.h>
#include "LogicalOperator/Logical.h"

#define OR(a, b)   ((a) | (b))        // 按位逻辑或，两个位的值有一个为真结果为真
#define AND(a, b)  ((a) & (b))        // 按位逻辑与，两个位的值都为真结果为真
#define XOR(a, b)  ((a) ^ (b))        // 按位逻辑异或，两个位的值不一样为真
#define NOR(a, b)  (~((a) | (b)))     // 按位逻辑或，两个位的值有一个为真结果为真，按位取反
#define NAND(a, b) (~((a) & (b)))     // 按位逻辑与，两个位的值都为真结果为真，按位取反
#define NXOR(a, b) (~((a) ^ (b)))     // 按位逻辑异或，两个位的值不一样为真，按位取反
#define NOT(a)     (~a)               // 按位取反
#define TURN(a)    (~a+1)             // 值取反

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int a = 127; 
    int b = 10;

    printf("OR(%d, %d) = %d\n", a, b, OR(a, b));    // 输出 OR 结果
    printf("AND(%d, %d) = %d\n", a, b, AND(a, b));  // 输出 AND 结果
    printf("XOR(%d, %d) = %d\n", a, b, XOR(a, b));  // 输出 XOR 结果
    printf("NOR(%d, %d) = %d\n", a, b, NOR(a, b));  // 输出 NOR 结果
    printf("NAND(%d, %d) = %d\n", a, b, NAND(a, b));// 输出 NAND 结果
    printf("XNOR(%d, %d) = %d\n", a, b, NXOR(a, b));// 输出 XNOR 结果
    printf("NOT(%d) = %d\n", a,  NOT(a));           // 输出 NOT 结果
    printf("TURN(%d) = %d\n", a,  TURN(a));         // 输出 TURN 结果

    return 0;
}
假设我们执行上述代码，给定 a = 127 和 b = 10，每个操作的结果如下：

OR(127, 10) = 127

二进制表示：127 = 01111111，10 = 00001010，OR 结果：01111111 = 127
AND(127, 10) = 10

二进制表示：127 = 01111111，10 = 00001010，AND 结果：00001010 = 10
XOR(127, 10) = 117

二进制表示：127 = 01111111，10 = 00001010，XOR 结果：01110101 = 117
NOR(127, 10) = -128

NOR 结果：10000000 对应 -128（在二进制中最高位为符号位）
NAND(127, 10) = -11

NAND 结果：11110101 对应 -11
XNOR(127, 10) = -118

XNOR 结果：10001010 对应 -118
NOT(127) = -128

NOT 结果：01111111 取反为 10000000，即 -128
TURN(127) = -127

TURN 结果为 -127，即补码表示。