位运算

6种位运算

& 位与运算 、 | 位或运算 、 ~ 位反运算 、 ^ 异或运算 、 >> 右移位运算 、 << 左移位运算

1. 位与运算(&)

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
int main() {
    /**
     * & 位与运算
     * 对比两个二进制数据的位，如果对应的位数均为1则结果为1，否则为0
     */
    int a = 0b1001;
    int b = 0b1010;
    printf("%d\n",a & b);  //位与 运算后的二进制结果为 0b1000  所以输出的十进制结果为8
    int8_t c = 20;  //对应8位的二进制为 0001 0100
    int8_t d = 30;  //对应8位的二进制为 0001 1110
    printf("%d\n",d & c);  //位与 运算后的二进制结果为 0001 0100  所以输出的十进制结果为20
}

2. 位或运算(|)

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
int main() {
    /**
     * | 位或运算
     * 对比两个二进制数据的位，如果对应的位数均为0则结果为0，否则为1
     */
    int a = 0b1001;
    int b = 0b1010;
    printf("%d\n",a | b);  //位或 运算后的二进制结果为 0b1011  所以输出的十进制结果为11
    int8_t c = 20;  //对应8位的二进制为 0001 0100
    int8_t d = 30;  //对应8位的二进制为 0001 1110
    printf("%d\n",d | c);  //位或 运算后的二进制结果为 0001 1110  所以输出的十进制结果为30
}

3. 位反运算(~)

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
int main() {
    /**
     * ~ 位反运算
     * 对二进制数据进行取反，1变成0、0变成1
     *
     *
     * 假设有一 int 类型的数，值为5，那么，我们知道它在计算机中表示为：
     * 00000000 00000000 00000000 00000101
     * 5转换成二制是101，不过int类型的数占用4字节（32位），所以前面填了一堆0。
     * 
     * 二进制正数与负数的表示：前面的一位表示符号位、正数为0，负数为1
     *
     * 现在想知道，-5在计算机中如何表示？
     * 在计算机中，负数以其正值的补码形式表达。
     * 什么叫补码呢？这得从原码，反码说起。
     *
     * 原码：一个整数，按照绝对值大小转换成的二进制数，称为原码。
     * 比如 00000000 00000000 00000000 00000101 是 5的 原码。
     *
     * 反码：将二进制数按位取反，所得的新二进制数称为原二进制数的反码。
     * 取反操作指：原为1，得0；原为0，得1。（1变0; 0变1）
     * 比如：将00000000 00000000 00000000 00000101每一位取反，得11111111 11111111 11111111 11111010。
     * 称：11111111 11111111 11111111 11111010 是 00000000 00000000 00000000 00000101 的反码,反码是相互的
     *
     * 补码：反码加1称为补码。
     * 也就是说，要得到一个数的补码，先得到反码，然后将反码加上1，所得数称为补码。
     * 比如：00000000 00000000 00000000 00000101 的反码是：11111111 11111111 11111111 11111010。
     * 那么，补码为：11111111 11111111 11111111 11111010 + 1 = 11111111 11111111 11111111 11111011
     */
    int8_t a = 3; //3对应8位的二进制数据为 0000 0011
    a = ~a;       //3位返 运算后的结果为   1111 1101
    printf("%d\n",a);  //输出结果为-4
    uint8_t b = 5;     //无符号的最大储值是255
    b = ~b;            //无符号的5位返后的值为 255 - 5 = 250
    printf("%d\n",b);  //结果为250 无符号的int位反后的值为最大储值减要位反的值
}

4. 异或运算(^)

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
int main() {
    /**
     * ^ 异或
     * 对比两个二进制数据的位，如果对应的位数不相同则为1，否则为0
     */
    int8_t a=0b0001;
    int8_t b=0b0011;
    printf("%d\n", a^b);  //异或运算后的结果为0b0010、输出结果为2
    return 0;
}

5. 右移位运算(>>)

#include <stdio.h>
int main() {
    /**
    * >> 右移
    * 示例：
    *      2 >> 1 = 1   // 0b0010 左移一位后的结果为 0b0001
    * 和左移位相反将二进制数向右移位
    */
    printf("%d\n", 5>>1);  //0b0101移一位为0b0010 结果为2
    printf("%d\n", 5>>2);  //0b0101移二位为0b0001 结果为1
    printf("%d\n", 5>>3);  //0b0101移三位为0b0000 结果为0
    printf("%d\n", 5>>4);  //0b0101移四位为0b0000 结果为0
    printf("%d\n", 6>>1);  //0b0110移一位为0b0011 结果为3
    return 0;
}

6. 左移位运算(<<)

#include <stdio.h>
int main() {
    /**
    * << 左移
    * 示例：
    *      2 << 1 = 4   // 0b0010 左移一位后的结果为 0b0100
    * 将二进制数向左移位、移位后右边用0填充
    * 向左移一位后的值，刚好为原值乘2。
    * 用这种移位的方式作乘法运算是最快的
    */
    printf("%d\n", 5<<1);  //0b0101移一位为0b1010 结果为10 类似 5*2
    printf("%d\n", 5<<2);  //0b0101移二位为0b10100 结果为20 类似 5*2*2
    printf("%d\n", 5<<3);  //0b0101移三位为0b101000 结果为40 类似 5*2*2*2
    printf("%d\n", 5<<4);  //0b0101移四位为0b1010000 结果为80 类似 5*2*2*2*2
    return 0;
}

7. 示例-使用位运算提取颜色通道值

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
int main() {
    /**
     * 通常用十六进制保存颜色值
     * 0xFFEEDDCC 每两位一个通道，四个通道分别表示 ARGB(Alpha,Red,Greed,Blue)
     * 可以通过红绿蓝及透明度混合成任何一种颜色
     */
    uint32_t color = 0xFFEEDDCC;
    /**
     * 现在要通要取红色通道的值
     * 首先用位与运算去掉其它通道的值
     * 0b11111111 11101110 11011101 11001100   //color值
     * 0b00000000 11101110 00000000 00000000   //位与0x00FF0000后的值
     */
    uint32_t temp = color & 0x00FF0000;
    //再将0b00000000 11101110 00000000 00000000右移16位所得的即为红色通道的值
    uint8_t red=temp>>16;  //红色通道EE,结果输出238
    printf("%d\n", red);
    return 0;
}