1、按位運(yùn)算符

1.1 按位或( | )和按位與( & )

上期我們講到過(guò)邏輯或和邏輯與，他們得到的結(jié)果是真假值，但我們一定要區(qū)分清楚，按位運(yùn)算符 "|" 和 "&" 與邏輯運(yùn)算符 "||" "&&" 是完全兩個(gè)概念。

按位，簡(jiǎn)明之意，按數(shù)值二進(jìn)制位來(lái)進(jìn)行運(yùn)算，都是在數(shù)據(jù)補(bǔ)碼的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

按位或 "|" ：兩個(gè)數(shù)值的二進(jìn)制補(bǔ)碼對(duì)應(yīng)位進(jìn)行運(yùn)算，對(duì)應(yīng)位有 1 則為 1 ，否則為 0。

按位與 "&"：兩個(gè)數(shù)值的二進(jìn)制補(bǔ)碼對(duì)應(yīng)位進(jìn)行運(yùn)算，對(duì)應(yīng)位都為 1 則為 1， 否則為 0。

這里我們舉例說(shuō)明：

1 | 2 :

1 的二進(jìn)制補(bǔ)碼：0000 0000 ... 0000 0001

2 的二進(jìn)制補(bǔ)碼：0000 0000 ... 0000 0010

------按位或結(jié)果: 0000 0000... 0000 0011 -> 對(duì)應(yīng)十進(jìn)制：3

1 & 2：

1 的二進(jìn)制補(bǔ)碼：0000 0000 ... 0000 0001

2 的二進(jìn)制補(bǔ)碼：0000 0000 ... 0000 0010

------按位與結(jié)果: 0000 0000... 0000 0000 -> 對(duì)應(yīng)十進(jìn)制：0

其實(shí)有很多大學(xué)老師或者是書上都有可能把按位或，按位與，以及后面我們要講的按位異或，他們會(huì)把每位二進(jìn)制運(yùn)算后的結(jié)果稱為真或者假，其實(shí)這樣的說(shuō)法是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模婕偈沁壿嬇袛啵次贿\(yùn)算得到的結(jié)果是數(shù)值，而且在C語(yǔ)言中0表示假，非0為真，所以我是不推薦這種說(shuō)法。

1.2 按位異或( ^ )

按位或 "^" ：兩個(gè)數(shù)值的二進(jìn)制補(bǔ)碼對(duì)應(yīng)位進(jìn)行運(yùn)算，相同為 0 ， 不同為 1。

這里我們舉例說(shuō)明：

1 ^3:

1 的二進(jìn)制補(bǔ)碼：0000 0000 ... 0000 0001

3 的二進(jìn)制補(bǔ)碼：0000 0000 ... 0000 0011

---按位異或結(jié)果: 0000 0000... 0000 0010 -> 對(duì)應(yīng)十進(jìn)制：2

5 ^0:

5 的二進(jìn)制補(bǔ)碼：0000 0000 ... 0000 0101

0 的二進(jìn)制補(bǔ)碼：0000 0000 ... 0000 0000

---按位異或結(jié)果: 0000 0000... 0000 0101 -> 對(duì)應(yīng)十進(jìn)制：5

結(jié)論：任何數(shù)異或0都等于它本身

這里有一道筆試題：不創(chuàng)建臨時(shí)變量，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)的交換。

//很多小伙伴直接想出來(lái)的做法：
int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    a = a + b;
    b = a - b;
    a = a - b;
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

但是我們仔細(xì)研究下這段代碼，他有沒(méi)有什么隱藏的問(wèn)題呢？

一個(gè)整型，占四個(gè)字節(jié)，也就是 32 個(gè)比特位，這里進(jìn)行加法運(yùn)算，就會(huì)產(chǎn)生進(jìn)位，萬(wàn)一我們是兩個(gè)很大的數(shù)相加呢？他們的和超過(guò)了整型最大存儲(chǔ)范圍，那么在計(jì)算機(jī)里面就會(huì)發(fā)生截?cái)啵榱吮苊獍l(fā)生這種現(xiàn)象，我們可以采取異或的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這道題：

最后還有一個(gè)很簡(jiǎn)單的按位取反操作符：~

用途：對(duì)一個(gè)數(shù)的二進(jìn)制按位取反(包括它的符號(hào)位)

注意：以上的位運(yùn)算符，他們的操作數(shù)必須是整數(shù)！

1.3 一個(gè)關(guān)于整型提升的問(wèn)題

有這樣一串代碼，問(wèn)：為什么一個(gè)char類型大小可以求出來(lái)是4字節(jié)？

無(wú)論任何位運(yùn)算符，都是要計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算的，而計(jì)算機(jī)中CPU具有運(yùn)算能力，但計(jì)算的數(shù)據(jù)都是放在內(nèi)存中的。所以，做任何運(yùn)算，都必須將數(shù)據(jù)從內(nèi)存拿到CPU的寄存器中。而寄存器默認(rèn)的操作數(shù)寬度是32位，可是，char類型數(shù)據(jù)只有1個(gè)字節(jié)，也就是8位，不滿足32位怎么辦，這就需要整型提升了！（詳細(xì)整型提升大家可以查閱資料哦）

如果是一個(gè)有符號(hào)數(shù)的話：高位補(bǔ)符號(hào)位

如果是一個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)的話：高位補(bǔ)0

2、移位操作符

2.1 左移<< 右移>>操作符

<< 左移運(yùn)算符是一個(gè)雙目運(yùn)算符，功能是把左邊的運(yùn)算數(shù)的各個(gè)二進(jìn)制位向左移動(dòng)指定位數(shù)。

>> 右移運(yùn)算符是一個(gè)雙目運(yùn)算符，功能是把右邊的運(yùn)算數(shù)的各個(gè)二進(jìn)制位向右移動(dòng)指定位數(shù)。

注意：

<< 左移：最低位丟棄，最高位補(bǔ)零

>> 右移：

1. 無(wú)符號(hào)數(shù)：最低位丟棄，最高位補(bǔ)零 [邏輯右移]
2. 有符號(hào)數(shù)：最低位丟棄，最高位補(bǔ)符號(hào)位 [算數(shù)右移]

以上在補(bǔ)碼中進(jìn)行運(yùn)算

警告：移位運(yùn)算符，請(qǐng)不要移動(dòng)負(fù)數(shù)位，這是標(biāo)準(zhǔn)未定義的！

左移我們好說(shuō)，主要是右移我們需要細(xì)講一下：

明顯看到，這是在無(wú)符號(hào)數(shù)下進(jìn)行右移，第一個(gè)小伙伴都不會(huì)感到驚訝， 可是第二個(gè)就有點(diǎn)不理解了，我們來(lái)解釋下：

這里有一個(gè)問(wèn)題，當(dāng) -1 準(zhǔn)備放入變量 b 的時(shí)候我們需要看-1的類型嗎？

答案是不需要！內(nèi)存中放的都是二進(jìn)制補(bǔ)碼，本質(zhì)上是把 -1 的補(bǔ)碼放入變量 b 當(dāng)中，第二，右移操作符屬于計(jì)算，需要在CPU中進(jìn)行，所以需要先把內(nèi)存中 -1 的補(bǔ)碼拿到CPU寄存器中運(yùn)算，按照我們的規(guī)則，右移中，無(wú)符號(hào)數(shù)低位丟棄高位補(bǔ)零，所以 -1 右移完成之后就變成了 0111 1111 ... 1111 1111，接著我們以 %d 有符號(hào)整型打印，就會(huì)把他當(dāng)作有符號(hào)數(shù)看待，最高位是 0 所以被認(rèn)為是正數(shù)，轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制也就是如上打印的值。

第二個(gè)我們來(lái)看下有符號(hào)數(shù)右移：

這個(gè)相信大家就很好理解了，第一個(gè)高位補(bǔ)符號(hào)位也就是補(bǔ) 0，低位丟棄，所以結(jié)果是 0，第二個(gè)高位補(bǔ)符號(hào)位也就是補(bǔ) 1，低位丟棄，值仍然不變，還是 -1。

注意：a>>1 并不會(huì)改變 a 變量的值，就好比如 a + 1。這樣寫才會(huì)改變：a = a >> 1;

2.2 習(xí)題練習(xí)

學(xué)完了上期的邏輯操作符，和本期的移位操作符，我們來(lái)練練手：

請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)宏可以指定數(shù)據(jù)第幾個(gè)比特位更改為 1 ，并設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)將各個(gè)比特位打印出來(lái)。

//參考
#define SETBIT(a, num) ((a) |= (1 << (num - 1)) )
void PrintBit(int a)
{
    int num = 31;
    while (num >= 0)
    {
        if ((a & (1 << num)))
            printf("1");
        else
            printf("0");
        --num;
    }
    printf("\n");
}
int main()
{
    int a = 0;
    SETBIT(a, 5);
    PrintBit(a);
    return 0;
}

3、++和--的操作

3.1 基本操作

其實(shí)這節(jié)知識(shí)點(diǎn)理解起來(lái)是很簡(jiǎn)單的，只不過(guò)總有些學(xué)校喜歡出一些很拉跨的題目：

int i = 3; 問(wèn)：(++i) + (++i) + (++i) 的值是多少？

我的建議是，看到這類題，直接空著，你也可以在下面添一句，“ 你禮貌嗎？”

這種表達(dá)式，在任何編譯器下算出來(lái)的結(jié)果是不一樣的！

對(duì)于這種問(wèn)題沒(méi)必要去爭(zhēng)論誰(shuí)對(duì)誰(shuí)錯(cuò)， 如果有人想跟你杠的話，那么你直接告訴他，你真的超級(jí)高水平。

好了，言歸正傳，我們來(lái)說(shuō)一下 ++ 和 -- 的基本理解：

1. 前置++ -- ：先自增(減)，再使用
2. 后置++ -- ： 先使用，再自增(減) 如果沒(méi)有變量接收，那么直接自增。

例子：

基本使用就是這么多，接下來(lái)我們從匯編角度來(lái)深度理解一下：

3.2 從匯編角度深入理解a++

既然我們知道，后置++ 是先使用后++，如果我們單純的就 ++ 一下呢，他這個(gè)值被使用到了哪里去了呢？

int main()
{
    int a = 0xDD;
    int b = a++; //有b接收，那么a的先使用是將a的值(內(nèi)容),放到b中
    int c = 0xEE;
    c++; //沒(méi)有接收方，那么"先使用"，如何理解？
    return 0;
}

vs2019編譯器反匯編：

結(jié)論：后置++ 完整的含義是先使用，在自增，如果沒(méi)有變量接收，那么直接自增。

注意：在不同的編譯器可能處理過(guò)程不同，不過(guò)這是一個(gè)基本的研究過(guò)程，比單純的理論學(xué)習(xí)更嚴(yán)謹(jǐn)。