C语言 位操作符 ＞＞ ＜＜ & | ^

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二进制码

二进制码介绍

整数7的二进制码 

整数-7的二进制码

左移操作符 <<

例1

例2 

右移操作符 >>

例

位与操作符 &

位或操作符 |

位异或操作符 ^

 Demo：不能创建临时变量，实现两个数的交换

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进制

• 二进制 0~1
• 八进制 0~7
• 十进制 0~9
• 十六进制 0~9 a~f

二进制码

二进制码介绍

1. 正的整数的源码、反码、补码相同
2. 负的整数的源码、反码、补码是要计算的
3. 首个位符号位，符号位为0表示为正数，为1表示为负数

4. 整数在内存中存储的是补码

整数7的二进制码 

7 的二进制为 111，即 1*2的2次方 + 1*2的1次方 + 1*2的0次方

 一个数字式4个字节，一个字节8个bit，即二进制源码如下 

    00000000000000000000000000000111 源码

    00000000000000000000000000000111 反码

    00000000000000000000000000000111 补码

整数-7的二进制码

    10000000000000000000000000000111 源码

    11111111111111111111111111111000 反码（源码的符号位不变，其他位按位取反就是反码）

    11111111111111111111111111111001 补码（反码+1就是补码）

左移操作符 <<

        左移操作符：左边丢弃，右边补0

        左移把每一位向左移，相当于每一位二进制位上的数都乘2，所以总体是原来的2倍

例1

    int a = 7;
    int b = a << 1;
    printf("a = %d\n", a); // 7
    printf("b = %d\n", b); // 14 得到二进制源码 0000000000000000000000000001110，即14 —— 1*2的3次方 + 1*2的2次方 + 1*2的1次方 + 0*2的0次方

例2 

11111111111111111111111111110010 左移1位后的补码  -1得到反码如下
二进制码 11111111111111111111111111110010 减去1后，最后一位数字0会变成1，并且往前找到第一个为1的数字，将它变成0，同时它后面所有的0都变成1，最终得到二进制码 11111111111111111111111111110001。
这是因为减1的操作是对每一个位数进行判断，如果是1就变成0，如果是0就要向前面的位借位，借位的操作是将前一位（即更高位）的数字减1，借位操作会一直向高位进行，直到遇到第一个为1的数字才停止，并将其变成0。
因此，我们可以将减1的过程表示为以下步骤：

1. 将最后一位0变成1。
2. 因为借位的操作会从低位依次向高位进行，所以从最后一位开始，往前找到第一个为1的数字，将其变成0。
3. 把这个1后面的所有数字（0）都变成1。

比如 11111111111111111111111111110000  - 1 得到

        11111111111111111111111111101111
        11111111111111111111111111110001 左移1位后的反码  符号位不变，其他位取反得到源码如下
        10000000000000000000000000001110 左移1位后的源码

    int A = -7;
    printf("B = %d\n", A << 1); // 得到二进制源码10000000000000000000000000001110 即-14

右移操作符 >>

        右移操作符：分两种

        算术移位：右边丢弃，左边补原符号位（本编译器采用的是算术移位）

        逻辑移位：右边丢弃，左边补0

例

11111111111111111111111111111100 右移1位后的补码  -1得到反码如下
11111111111111111111111111111011 右移1位后的反码   
10000000000000000000000000000100 右移1位后的源码 即 -4

    int c = 7;
    printf("c = %d\n", c >> 1); // 3
    int C = -7;
    printf("C = %d\n", C >> 1); // -4

位与操作符 &

按（2进制）位与 ———— 按补码进行运算，有一个为0，则为0，都为1则为1

    int a = 3;
    int b = -5;
    int c = a & b;
    /*
        10000000000000000000000000000101 -5的源码
        11111111111111111111111111111010 -5的反码
        11111111111111111111111111111011 -5的补码
        00000000000000000000000000000011 3的补/源码
        00000000000000000000000000000011 与后的补码 （此处符号位是0，即也可看成源码）
     */
    printf("c=%d\n", c); // 3

位或操作符 |

按（2进制）位或 ———— 按补码进行运算，有一个为1，则为1，都为0即0

    int a = 3;
    int b = -5;
    int d = a | b;
    /*
        11111111111111111111111111111011 -5的补码
        00000000000000000000000000000011 3的补/源码
        11111111111111111111111111111011 或后的补码 （此处符号位是1，则需要逆推为源码）
        11111111111111111111111111111010 或后的反码
        10000000000000000000000000000101 或后的源码
     */
    printf("d=%d\n", d); // -5

位异或操作符 ^

按（2进制）位异或 ———— 按补码进行运算，相同为0，相异为1

    int a = 3;
    int b = -5;
    int e = a ^ b;
    /*
        11111111111111111111111111111011 -5的补码
        00000000000000000000000000000011 3的补/源码
        11111111111111111111111111111000 异或后的补码 （此处符号位是1，则需要逆推为源码）
        11111111111111111111111111110111 异或后的反码
        10000000000000000000000000001000 异或后的源码
     */
    printf("e=%d\n", e); // -8

 Demo：不能创建临时变量，实现两个数的交换

位操作符与的规律

        a ^ a = 0

        0 ^ a = a

        a ^ a ^ b = b

        3^3 = 0 -> a^a= 0
        011
        011
        000
 
        0^5 = 5 -> 0^a = a
        000
        101
        101
 
        3^3^5 = 5
        3^3^5 = 5 异或操作符支持交换律，如下
        011
        101
        110
        011
        101
 
    int A = 3;
    int B = 5;
    A = A ^ B;                   // A = 3 ^ 5
    B = A ^ B;                   // B = 3 ^ 5 ^ 5 ————> 3
    A = A ^ B;                   // A = 3 ^ 5 ^ 3 ————> 5
    printf("A=%d B=%d\n", A, B); // 5, 3