C语言详细讲解位运算符的使用

什么是位运算？

位运算是一种直接操作二进制数位的运算，它包括按位与（&）、按位或（|）、按位异或（^）、按位取反（~）等操作。位运算常用于底层开发、算法优化等场景。

按位与运算符（&）

按位与运算符（&）的运算规则是：对于两个二进制数的对应位，如果都是1，结果是1；否则，结果是0。例如：

unsigned int a = 0b10101010;
unsigned int b = 0b11110000;
unsigned int c = a & b;  // c的二进制值为0b10100000

上述代码中，变量a的二进制值为0b10101010，变量b的二进制值为0b11110000。将它们进行按位与运算之后，得到的结果c的二进制值为0b10100000。

按位或运算符（|）

按位或运算符（|）的运算规则是：对于两个二进制数的对应位，只要其中一个值为1，结果就是1；如果都是0，结果就是0。例如：

unsigned int a = 0b10101010;
unsigned int b = 0b11110000;
unsigned int c = a | b;  // c的二进制值为0b11111010

上述代码中，变量a的二进制值为0b10101010，变量b的二进制值为0b11110000。将它们进行按位或运算之后，得到的结果c的二进制值为0b11111010。

按位异或运算符（^）

按位异或运算符（^）的运算规则是：对于两个二进制数的对应位，如果值不同，结果是1；否则，结果是0。例如：

unsigned int a = 0b10101010;
unsigned int b = 0b11110000;
unsigned int c = a ^ b;  // c的二进制值为0b01011010

上述代码中，变量a的二进制值为0b10101010，变量b的二进制值为0b11110000。将它们进行按位异或运算之后，得到的结果c的二进制值为0b01011010。

按位取反运算符（~）

按位取反运算符（~）的运算规则是：对于一个二进制数的每个二进制位，将1变为0，将0变为1。例如：

unsigned int a = 0b10101010;
unsigned int c = ~a;  // c的二进制值为0b01010101

上述代码中，变量a的二进制值为0b10101010。将它进行按位取反运算之后，得到的结果c的二进制值为0b01010101。

示例1：使用位运算计算奇偶性

我们可以使用位运算来计算一个整数的奇偶性。由于二进制中，奇数的最后一位是1，偶数的最后一位是0，因此我们可以通过检查最后一位来判断一个整数的奇偶性。

int is_odd(int x) {
  return x & 1;
}

上述代码中，我们使用了按位与运算符（&）和1进行按位与运算，得到的结果是x的最后一位，如果结果为1，说明x是奇数，返回1；否则，返回0。

示例2：使用位运算交换两个变量的值

我们可以使用位运算来交换两个变量的值，而不需要借助第三个变量。具体做法是使用异或运算符（^）。

void swap(int* a, int* b) {
  *a ^= *b;
  *b ^= *a;
  *a ^= *b;
}

上述代码中，我们对两个整数a和b分别进行异或运算，最终得到的结果就是a和b的交换值。