在计算机程序中，数据的位是可以操作的最小数据单位，理论上可以用“位运算”来完成所有的运算和操作。一般的位操作是用来控制硬件的，或者做数据变换使用，但是，灵活的位操作可以有效地提高程序运行的效率。C语言提供了位运算的功能， 这使得C语言也能像汇编语言一样用来编写系统程序。
位运算符C语言提供了六种位运算符： & 按位与 | 按位或 ^ 按位异或 ~ 取反 << 左移 >> 右移 1. 按位与运算 按位与运算符"&"是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相与。只有对应的两个二进位均为1时，结果位才为1 ，否则为0。参与运算的数以补码方式出现。 例如：9&5可写算式如下： 00001001 (9的二进制补码)&00000101 (5的二进制补码) 00000001 (1的二进制补码)可见9&5=1。 按位与运算通常用来对某些位清0或保留某些位。例如把a 的高八位清 0 ， 保留低八位， 可作 a&255 运算 ( 255 的二进制数为0000000011111111)。 应用： a. 清零特定位 (mask中特定位置0，其它位为1，s=s&mask) b. 取某数中指定位 (mask中特定位置1，其它位为0，s=s&mask) 2. 按位或运算 按位或运算符“|”是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相或。只要对应的二个二进位有一个为1时，结果位就为1。参与运算的两个数均以补码出现。 例如：9|5可写算式如下： 00001001|00000101 00001101 (十进制为13)可见9|5=13 应用： 常用来将源操作数某些位置1，其它位不变。 (mask中特定位置1，其它位为0 s=s|mask) 3. 按位异或运算 按位异或运算符“^”是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相异或，当两对应的二进位相异时，结果为1。参与运算数仍以补码出现，例如9^5可写成算式如下： 00001001^00000101 00001100 (十进制为12) 应用： a. 使特定位的值取反 (mask中特定位置1，其它位为0 s=s^mask) b. 不引入第三变量，交换两个变量的值 (设 a=a1,b=b1) 目 标 操 作 操作后状态 a=a1^b1 a=a^b a=a1^b1,b=b1 b=a1^b1^b1 b=a^b a=a1^b1,b=a1 a=b1^a1^a1 a=a^b a=b1,b=a1 4. 求反运算 求反运算符～为单目运算符，具有右结合性。 其功能是对参与运算的数的各二进位按位求反。例如～9的运算为： ~(0000000000001001)结果为：1111111111110110 5. 左移运算 左移运算符“<<”是双目运算符。其功能把“<< ”左边的运算数的各二进位全部左移若干位，由“<<”右边的数指定移动的位数， 高位丢弃，低位补0。 其值相当于乘2。例如： a<<4 指把a的各二进位向左移动4位。如a=00000011(十进制3)，左移4位后为00110000(十进制48)。 6. 右移运算 右移运算符“>>”是双目运算符。其功能是把“>> ”左边的运算数的各二进位全部右移若干位，“>>”右边的数指定移动的位数。其值相当于除2。 例如：设 a=15，a>>2 表示把000001111右移为00000011(十进制3)。对于左边移出的空位，如果是正数则空位补0，若为负数，可能补0或补1，这取决于所用的计算机系统。移入0的叫逻辑右移，移入1的叫算术右移，Turbo C采用逻辑右移。 main(){ unsigned a,b; printf("input a number: "); scanf("%d",&a); b=a>>5; b=b&15; printf("a=%d b=%d ",a,b); } 再看一例: main(){ char a='a',b='b'; int p,c,d; p=a; p=(p<<8)|b; d=p&0xff; c=(p&0xff00)>>8; printf("a=%d b=%d c=%d d=%d ",a,b,c,d); } 浮点数的存储格式： 浮点数的存储格式是符号+阶码(定点整数)+尾数(定点小数) SEEEEEEEEMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM 即1位符号位(0为正，1为负），8位指数位，23位尾数位 浮点数存储前先转化成2的k次方形式，即： f = A1*2^k + A2*2^(k-1) + ... + Ak +... +An*2^(-m) (Ai = {0, 1}, A1 = 1) 如5.5=2^2 + 2^0 + 2^(-1) 其中的k就是指数，加127后组成8位指数位 5.5的指数位就是2+127 = 129 = 10000001 A2A3.....An就是尾数位，不足23位后补0 所以5.5 = 01000000101000000000000000000000 = 40A00000 所以，对浮点数*2、/2只要对8位符号位+、- 即可，但不是左移、右移 关于unsigned int 和 int 的在位运算上的不同，下面有个CU上的例子描述的很清楚： [问题]：这个函数有什么问题吗？ / /** * 本函数将两个16比特位的值连结成为一个32比特位的值。 * 参数：sHighBits 高16位 * sLowBits 低16位 * 返回：32位值 **/ long CatenateBits16(short sHighBits, short sLowBits) { long lResult = 0; /* 32位值的临时变量*/ /* 将第一个16位值放入32位值的高16位 */ lResult = sHighBits; lResult <<= 16; /* 清除32位值的低16位 */ lResult &= 0xFFFF0000; /* 将第二个16位值放入32位值的低16位 */ lResult |= (long)sLowBits; return lResult; } / [问题的发现]： 我们先看如下测试代码： / int main() { short sHighBits1 = 0x7fff; short sHighBits2 = 0x8f12; unsigned short usHighBits3 = 0xff12; short sLowBits1 = 0x7bcd; long lResult = 0; printf("[sHighBits1 + sLowBits1] "; lResult = CatenateBits16(sHighBits1, sLowBits1); printf("lResult = %08x ", lResult, lResult); lResult = CatenateBits16(sHighBits2, sLowBits1); printf("lResult = %08x ", lResult, lResult); lResult = CatenateBits16(usHighBits3, sLowBits1); printf("lResult = %08x ", lResult, lResult); } / 运行结果为： [sHighBits1 + sLowBits1] lResult = 7fff7bcd lResult = 8f127bcd lResult = ff127bcd 嗯，运行很正确嘛……于是我们就放心的在自己的程序中使用起这个函数来了。 可是忽然有一天，我们的一个程序无论如何结果都不对！经过n个小时的检查和调试，最后终于追踪到……CatenateBits16() ！？它的返回值居然是错的！！ “郁闷！”你说，“这个函数怎么会有问题呢！？” 可是，更郁闷的还在后头呢，因为你把程序中的输入量作为参数，在一个简单的main()里面单步调试： / int main() { short sHighBits1 = 0x7FFF; short sHighBits2 = 0x8F12; unsigned short usHighBits3 = 0x8F12; short sLowBits1 = 0x7BCD; //你实际使用的参数 short sLowBits2 = 0x8BCD; //你实际使用的参数 long lResult = 0; printf("[sHighBits1 + sLowBits1] "; lResult = CatenateBits16(sHighBits1, sLowBits1); printf("lResult = %08x ", lResult, lResult); lResult = CatenateBits16(sHighBits2, sLowBits1); printf("lResult = %08x ", lResult, lResult); lResult = CatenateBits16(usHighBits3, sLowBits1); printf("lResult = %08x ", lResult, lResult); printf(" [sHighBits1 + sLowBits2] "; lResult = CatenateBits16(sHighBits1, sLowBits2); printf("lResult = %08x ", lResult, lResult); lResult = CatenateBits16(sHighBits2, sLowBits2); printf("lResult = %08x ", lResult, lResult); lResult = CatenateBits16(usHighBits3, sLowBits2); printf("lResult = %08x ", lResult, lResult); return 0; } / 发现结果竟然是： [sHighBits1 + sLowBits1] lResult = 7fff7bcd lResult = 8f127bcd lResult = 8f127bcd [sHighBits1 + sLowBits2] lResult = ffff8bcd //oops! lResult = ffff8bcd //oops! lResult = ffff8bcd //oops! 前一次还好好的，后一次就ffff了？X档案？ [X档案的真相]： 注意那两个我们用来当作低16位值的sLowBits1和sLowBits2。 已知： 使用 sLowBits1 = 0x7bcd 时，函数返回正确的值； 使用 sLowBits2 = 0x8bcd 时，函数中发生X档案。 那么，sLowBits1与sLowBits2有什么区别？ 注意了，sLowBits1和sLowBits2都是short型（而不是unsigned short），所以在这里，sLowBits1代表一个正数值，而sLowBits2却代表了一个负数值（因为8即是二进制1000，sLowBits2最高位是1）。 再看CatenateBits16()函数： / long CatenateBits16(short sHighBits, short sLowBits) { long lResult = 0; /* 32位值的临时变量*/ /* 将第一个16位值放入32位值的高16位 */ lResult = sHighBits; lResult <<= 16; /* 清除32位值的低16位 */ lResult &= 0xFFFF0000; /* 将第二个16位值放入32位值的低16位 */ lResult |= (long)sLowBits; //注意这一句！！！！ return lResult; } / 如果我们在函数中用 printf("sLowBits = %04x ", sLowBits); 打印传入的sLowBits值，会发现 sLowBits = 0x7bcd 时，打印结果为 sLowBits = 7bcd 而sLowBits = 0x8bcd时，打印结果为 sLowBits = ffff8bcd 是的，即使用%04x也打印出8位十六进制。 因此，我们看出来了： 当sLowBits = 0x8bcd时，函数中 "lResult |= (long)sLowBits;" 这一句执行，会先将sLowBits转换为 0xffff8bcd 再与lResult做或运算。由于现在lResult的值为 0xXXXX0000 （其中XXXX是任何值），所以显然，无论sHighBits是什么值，最后结果都会是 0xffff8bcd 而当sLowBits = 0x7bcd时，函数中 "lResult |= (long)sLowBits;" 这一句执行，会先将sLowBits转换为 0x00007bcd 再与lResult做或运算。这样做或运算出来的结果当然就是对的。 也就是说，CatenateBits16()在sLowBits的最高位为0的时候表现正常，而在最高位为1的时候出现偏差。 [教训：在某些情况下作位运算和位处理的时候，考虑使用无符号数值——因为这个时候往往不需要处理符号。即使你需要的有符号的数值，那么也应该考虑自行在调用CatenateBits16()前后做转换——毕竟在位处理中，有符号数值相当诡异！] 下面这个CatenateBits16()版本应该会好一些： / unsigned long CatenateBits16(unsigned short sHighBits, unsigned short sLowBits) { long lResult = 0; /* 将第一个16位值放入32位值的高16位 */ lResult = sHighBits; lResult <<= 16; /* 清除32位值的低16位 */ lResult &= 0xFFFF0000; /* 将第二个16位值放入32位值的低16位 */ lResult |= (long)sLowBits & 0x0000FFFF; return lResult; } / 注意其中的 "lResult |= (long)sLowBits & 0x0000FFFF;"。事实上，现在即使我们把CatenateBits16()函数的参数（特别是sLowBits）声明为short，结果也会是对的。 如果有一天你把一只兔子扔给一只老虎，老虎把兔子吃了，第二天把一只老鼠扔给它，它又吃了，那么说明第一天你看错了：它本来就是一只猫。