C语言进阶:16、位运算分析

C语言中的位运算符:

	&		按位与
	|		按位或
	^		按位异或
	~		取反
	<< 		左移
	>>		右移

位运算符直接对bit位进行操作,其效率极高。

左移和右移注意点:

    左操作数必须为整数类型,char和short会被隐式类型转换为int后进行移位操作。

    右操作数的范围必须为:[0,31]。

左移运算符: <<将运算数的二进制位左移,规则:高位丢弃,低位补0;

右移运算符: >>把运算数的二进制位右移,规则:高位补符号位,低位丢弃。

下面这行代码该怎么理解:

0x1 << 2 + 3 的值会是什么?

编写下面代码来进行验证:

#include <stdio.h>

int main()
{   
    int i=0;
    
    i = 0x1 << 2 + 3;  //数学运算符优先级高于位运算符
    
    printf("%d\n", i);
    
        printf("3 << 2 = %d\n", 3 << 2);
	printf("3 >> 1 = %d\n", 3 >> 1);
	printf("3 << -1 = %d\n", 3 << -1);   //GCC左移-1后为1;VC为0;bcc为不定值。
	printf("-1 >> 1 =%d\n", -1 >> 1);
	
	return 0;
}

在Linux下使用GCC编译运行后:

32
3 << 2 = 12
3 >> 1 = 1
3 << -1 = 1
-1 >> 1 =-1
说明位运算符的优先级低于四则运算的优先级。

对于左移-1的行为,不同的编译器有不同的解释。

防错准则:

    避免位运算符、逻辑运算符和数学运算符同时出现在一个表达式中。

    当位运算符、逻辑运算符和数学运算符需要同时参与运算时,尽量使用括号()来表达计算次序。

小技巧:

    左移n位相当于乘以2的n次方,但效率比数学运算符高;

    右移n位相当于除以2的n次方,但效率比数学运算符高。

讨论:如何交换两个整型变量的值: 

#include <stdio.h>

#define SWAP1(a, b) \
{                   \
    int temp = a;   \
    a = b;          \
    b = temp;       \
}

#define SWAP2(a, b) \
{                   \
    a = a + b;      \
    b = a - b;      \
    a = a - b;      \
}   //可能会出现溢出

#define SWAP3(a, b) \
{                   \
    a = a ^ b;      \
    b = a ^ b;      \
    a = a ^ b;      \
} 

int main()
{   
    int a = 1;
    int b = 2;
    
    printf("a = %d\n", a);
    printf("b = %d\n", b);
    
    SWAP3(a, b);
    
    printf("a = %d\n", a);
    printf("b = %d\n", b);
	
	return 0;
}

位运算符与逻辑运算符不同:

    位运算符没有短路规则,每个操作数都参与运算。

    位运算符的结果为整数,而不是0和1;

    位运算优先级高于逻辑运算优先级。

观察下面代码,判断输出:

#include <stdio.h>

int main()
{   
    int a = 0;
    int b = 0;
    int c = 0;
    
    if( ++a | ++b | ++c )
    {
        printf("Running ... \n");
    }
    
    printf("a = %d\n", a);
    printf("b = %d\n", b);
    printf("c = %d\n", c);
	
	return 0;
}

运行结果为:

a = 1
b = 1
c = 1

那么如果是下面的代码呢?将会输出什么?有什么区别?

    if( ++a || ++b && ++c )
    {
        printf("Running ... \n");
    }
依然会打印字符串,但是a,b,c的值不同,并且如果没有打印语句的话,将不会发现a,b,c值的变化。(短路规则)

小结:

    位运算符只能用于整数类型;    

    左移和右移运算符的右操作数范围为[0,31];

    位运算没有短路规则,所以操作数均会求值;

    位运算的效率高于四则运算和逻辑运算;

    运算优先级:四则运算 > 位运算 > 逻辑运算。

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/qq_28388835/article/details/80203136