C语言位运算：按位与、或、异或、取反及移位

"本章主要介绍了位操作，包括位与字节的概念，位运算操作符，循环移位，位段以及实战练习。位操作在计算机科学中至关重要，因为它们允许在最底层的二进制级别进行数据处理和计算。" 在计算机科学中，位操作是一种在二进制位级别进行的操作，这对于理解计算机硬件和低级编程至关重要。第十二章详细讲解了位操作的相关概念。 12.1 位与字节 位（bit）是计算机中最基本的存储单位，它只能存储0或1。字节（byte）由8个位组成，是计算机中最常见的数据存储单位。许多计算机操作都是以字节为单位进行的，但有时需要在位级别进行更精细的控制。 12.2 位运算操作符 C语言提供了六种位运算符，它们分别是： - 按位与（&）：如果两个二进制位都为1，则结果位也为1，否则为0。 - 按位或（|）：如果两个二进制位中至少有一个为1，则结果位为1，否则为0。 - 按位取反（~）：对每个二进制位进行取反，0变为1，1变为0。 - 按位异或（^）：如果两个二进制位不同，则结果位为1，相同则为0。 - 左移（<<）：将二进制数的所有位向左移动指定的位数，右边用0填充。 - 右移（>>）：将二进制数的所有位向右移动指定的位数，左边的行为取决于系统（可能是用0填充，也可能是用符号位填充）。 12.2.1 “与”运算符 按位与运算常用于清除特定位或者保留某些位。例如，要清除一个数的高8位，可以使用该数与255（即11111111的二进制形式）进行按位与运算，因为高8位为0，与运算后会变为0，而低8位为1，保持不变。 12.2.2 “或”运算符 按位或运算则常用于置1操作或保留原位。例如，要将一个数的低8位设置为1，可以使用该数与255进行按位或运算，因为低8位为1，或运算后会变为1，而高8位为0，保持不变。 12.2.3 “取反”运算符 取反运算符（~）将一个数的每一位进行取反。例如，~25的结果是将25的二进制表示每位取反，注意这不是改变数值的符号，而是改变每一位的值。 12.2.4 “异或”运算符 异或运算符用于比较两个数的对应位，如果相同则结果为0，不同则结果为1。例如，25与18进行异或运算得到1，因为它们的二进制表示中没有相同的位。 12.3 循环移位 循环移位是将二进制数的位向左或向右移动，但与普通的左移和右移不同，循环移位会在移出一端时将位重新插入到另一端，保持了数值的相对顺序。 12.4 位段 位段是指在内存中占用固定数量位的一段数据，它允许我们精确地访问和修改特定的位字段，这对于处理结构体或记录中的特定标志非常有用。 12.5 实战练习 这部分内容可能包含实际的编程练习，帮助读者巩固和应用这些位操作知识。 通过学习这些位操作，程序员可以更有效地进行内存管理、数据编码和解码、硬件交互等任务，这对于优化代码性能和解决特定问题至关重要。理解并熟练运用位操作是成为高级程序员的关键技能之一。