小朋友学C语言（24）：位运算符

位运算符有四个：“与（&）”、“或（|）”、“异或（^）”、“按位取反（~）”。

在了解位运算符之前，请先复习逻辑运算符：
小朋友学C语言（12）：逻辑运算符

位运算,就是对应的bit参与运算,结果是整型数。
逻辑运算，是两个逻辑变量（0或1，非0都算做1)参与运行,结果是逻辑值（0或1）。

（一）位运算符“与”（&）

运算规则：
1 & 1 = 1
1 & 0 = 0
0 & 1 = 0
0 & 0 = 0

例1：13 & 6 = 4

与.png

注意：13在计算机里实际占32位，在1101的左边还有28个0，为了表示简便，将左侧的28个0都省略了。
同样，6的二制式形式0100的最左边也有28个0。

编程验证：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 13;
    int b = 6;
    int result = a & b;
    printf("%d & %d = %d\n", a, b, result);
    
    return 0;
}

运行结果：

13 & 6 = 4

（二）位运算符“或”（|）

运算规则：
1 | 1 = 1
1 | 0 = 1
0 | 1 = 1
0 | 0 = 0

例2：13 | 2 = 15

或.png

程序验证：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 13;
    int b = 2;
    printf("%d & %d = %d\n", a, b, a | b);
    
    return 0;
}

运行结果：

13 & 2 = 15

（三）位运算符“异或”（^）

运算规则（相同为0，不同为1）：
1 ^ 1 = 0
1 ^ 0 = 1
0 ^ 1 = 1
0 ^ 0 = 0

例3：13 ^ 7 = 10

异或.png

验证程序：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 13;
    int b = 7;
    printf("%d & %d = %d\n", a, b, a ^ b);
    
    return 0;
}

运行结果：

13 & 7 = 10

（四）位运算符“按位取反”（~）

运算规则：
~1 = 0
~0 = 1

例4：~1 = -2（这里的-1指的是十进制的-1，二进制为00000000 00000000 00000000 00000001）
分析
计算机是以补码的形式存放整数的。
对于正整数来说，原码、反码、补码一样。
对于负整数来说，补码 = 反码 + 1
1的补码是00000000，00000000，00000000，00000001
使用取反运算符后，变为11111111，11111111，11111111，11111110
注意，这是一个补码。最高位是1，表示它是一个负数。
负数的原码 = 补码 - 1，再取反
11111111,11111111,11111111,11111110 - 1 = 111111111,11111111,11111111,11111101
取反（注意符号位不参与取反）后为10000000，00000000，00000000，00000010
这个数即为十进制的-2

#include <stdio.h>

int main() 
{
    int a = 1;
    printf("~%d = %d", a, ~a);
    
    return 0;
}

运行结果：

~1 = -2

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