C語言教學09 - 位元運算

撰寫於2018年9月

只有整數型別可以做位元運算

與運算（&）是將每一個位元逐一進行與運算。





#include <stdio.h>
int main() {
  printf("%d %d\n", 29 & 18, 30 & 11);
  return 0;
}

因為29的二進位是11101，18的二進位是10010，運算以後10000。以此類推。
結果

16 10

與運算可以當作位元遮罩使用





#include <stdio.h>
int main() {
  printf("%d %d\n", 29 & 0xF, 30 & 0xF);
  return 0;
}

十六進位F就是二進位的1111，如此一來經過計算的結果會在4bits之內。結果：

13 14

或運算（|一條直線）也是將每一個位元逐一進行與運算。





#include <stdio.h>
int main() {
  printf("%d %d\n", 29 | 18, 30 | 11);
  return 0;
}

因為29的二進位是11101，18的二進位是10010，運算後是11111。以此類推。
結果

31 31

異或運算（^）仍然是個逐一位元的運算。假如運算兩個位元不同，則輸出1，否則輸出0。





#include <stdio.h>
int main() {
  printf("%d %d\n", 29 ^ 18, 30 ^ 11);
  return 0;
}

結果

15 21

補數運算（~）就是把所有位元相反。





#include <stdio.h>
int main() {
  printf("%d %d\n", 29, 31);
  return 0;
}

結果

-30 -22

負數在電腦中是補數加一，所以29的二進位是11101，在三十二位元狀況下，補數就是11111111111111111111111111100010，加一以後就是-29。

移位運算有分左移（<<）還有右移（>>）

其中右移有兩種方式：
1.有帶正負號的，如果是負數就在左邊補1，是正數就補0。
2.不帶正負號的，不管怎樣都在左邊補0。
在無號的情況下，永遠使用第二種，就代表A>>B會等於A/2的B次方的商。如果有號的情況，會發生甚麼事情是編譯器決定的，可以自己去查編譯器手冊。

在無號整數時，左移運算A<<B會等於A*2的B次方然後和該型別最大儲存的數字加一進行模運算。假如有號的情況下，如果可以儲存運算結果，就很正常；否則會發生什麼事情是無法預期的。





#include <stdio.h>
int main() {
  printf("%d %d\n", 29<<3, 31>>2);
  return 0;
}

結果

232 7