第 10章 位 运 算
位运算是指对二进制位进行的运算。每个二进制位中
只能存放 0或 1。因此，位运算就是对二进制数的运算。通
常，将一个数据用二进制数表示后，最右边的二进制位称
为最低位（第 0位），最左边的二进制位为最高位。
图 10.1 微机中整数的二进制位表示
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
10.1 二进制位运算
10.2 位 段
10.3 程序举例
10.1 二进制位运算
在 C语言中共提供了 6种位运算符, 如表 10.1所示 。
表 10.1
位运算符 意 义
&
|
^
~
<<
>>
按位与
按位或
按位异或
按位取反
左移
右移
（ 1） 在这 6种位运算符中, 其中按位取反是单目运算符,
只有一个运算对象, 其他均为双目运算符, 有两个运算对象 。
（ 2） 位运算的运算对象只能是整型 （ 包括 int,short，
long和 unsigned） 或字符型数据, 而不能是实型数据 。
（ 3） 各位运算符的优先级比较分散, 与其他运算符一起,
其优先级从高到低如下：
逻辑非 (!)?按位取反 (~)?算术运算符 ?左移运算符 (<<)
和右移运算符 (>>)?关系运算符 ?按位与运算符 (&),按位异
或运算符 (^),按位或运算符 (|)?&&与 ||?赋值运算符
1．, 按位与, 运算符 (&)
“按位与, 的运算符为, &”。其运算规则是：若两个运算
对象的对应二进制位均是 1，则结果的对应位是 1，否则为 0。
利用, 按位与, 运算可以实现以下功能：
（ 1） 取出数据中指定的位
（ 2） 将数据中的指定位清零
2．“按位或”运算符（ |）
,按位或, 的运算符为, |”。其运算规
则是：若两个运算对象的对应二进制位中
有一个是 1，则结果的对应位是 1，否则为 0
。
例 10.2 下列 C程序的功能是将整型数组中所有元素转换
为不小于它的最小奇数, 并显示输出 。。
#include "stdio.h"
main()
{ int k,a[10]＝ {23,14,24,31,46,55,33,68,27,40}；
for (k＝ 0； k＜ 10； k＋＋ )
printf("%5d",a[k])；
printf("\n")；
for (k＝ 0； k＜ 10； k＋＋ )
a[k]＝ a[k]|0x01；
for (k＝ 0； k＜ 10； k＋＋ )
printf("%5d",a[k])；
printf("\n")；
}
3．, 按位异或, 运算符 (^)
“按位异或, 的运算符为, ^”。其运算规则是：若两个
运算对象的对应二进制位不相等，则结果的对应位是 1，否
则为 0。
,按位异或, 运算具有以下几个性质：
（ 1） 使数据中的某些位取反, 即将 0变为 1,1变为 0。
（ 2）同一个数据进行异或运算后，其结果为 0。利用异或
运算的这个性质，可以将变量清零。
（ 3） 可以实现交换两个变量的值：
4．“按位取反”运算符 (~)
“按位取反, 的运算符为, ~”。其运算规则是：将运
算对象中的各二进制位值取反，即将 0变为 1,1变为 0。
5．“左移”运算符 (<<)
“左移”运算符为,<<”。其运算规则是：
将运算对象中的每个二进制位向左移动若干位
，从左边移出去的高位部分被丢弃，右边空出
的低位部分补 0。
6．, 右移, 运算符 (>>)
“右移, 运算符为, >>”。 其运算规则是：将运算对象中
的每个二进制位向右移动若干位, 从右边移出去的低位部分
被丢弃 。 但左边空出的高位部分是补 0还是补 1,要视下列具
体情况而定：
若右移对象为无符号整型数, 则右移后左边空出的高位
部分补 0。
若右移对象为一般整型数或字符型数据，当该数据的最
高位为 0（对于一般整型来说即为正数），则右移后左边空
出的高位部分补 0。当该数据的最高位为 1（对于一般整型来
说即为正数），则与使用的计算机系统有关，有的计算机系
统将右移后左边空出的高位部分补 1，称为, 算术右移, ；
有的计算机系统将右移后左边空出的高位部分补 0，称为,
逻辑右移, 。
10.2 位 段
在 C语言中, 定义位段结构类型的一般形式为
struct 位段结构类型名
{ 成员表 }；
在定义位段与使用位段时，要注意以下几个问题：
（ 1）位段成员的类型必须是 unsigned型。
（ 2）在位段结构类型中，可以定义无名位段，这种无
名位段具有位段之间的分隔作用。
（ 3）每个位段（成员）所占的二进制位数一般不能超
过一个字长（即一个存储单元）。
（ 4）在位段结构类型定义中，可以包含非位段成员。
（ 5）位段可以在一般的表达式中被引用，并被自动转
换为相应的整数。
10.3 程序举例
例 10.3 编写一个 C程序，其功能是：从键盘输入一个
无符号整数 m以及位移位数 n，当 n＞ 0时，将 m循环右
移 n位；当 n＜ 0时，将 m循环左移 |n|位。
将一个无符号整数 m循环移 n位的方法如下：
首先用 sizeof函数确定一个无符号整数所占的二进制位数
k。
如果是循环右移，则先将 m右移 n位（即将原数的高 k－
n位移到低位），再将 m左移 k－ n位（即将原数的低 n位移到
高位），然后将它们作按位或运算（即将它们合并）。
如果是循环左移，则先将 m左移 n位（即将原数的低 k－
n位移到高位），再将 m右移 k－ n位（即将原数的高 n位移到
低位），然后将它们作按位或运算（即将它们合并）。
其 C程序如下：
#include "stdio.h"
main()
{ unsigned m；
int n；
printf("input m:")；
scanf("%x",&m)；
printf("input n:")；
scanf("%d",&n)；
if (n＞ 0)
printf("moveright＝ %x\n",moveright(m,n))；
else
printf("moveleft＝ %x\n",moveleft(m,－ n))；
}
moveright(unsigned m,int n)
{ unsigned z；
int k；
k＝ 8*sizeof(unsigned)；
z＝ (m>>n)|(m<<(k－ n))；
return(z)；
}
moveleft(unsignedm,int n)
{ unsigned z；
int k；
k＝ 8*sizeof(unsigned)；
z＝ (m<<n)|(m>>(k－ n))；
return(z)；
}
位运算是指对二进制位进行的运算。每个二进制位中
只能存放 0或 1。因此，位运算就是对二进制数的运算。通
常，将一个数据用二进制数表示后，最右边的二进制位称
为最低位（第 0位），最左边的二进制位为最高位。
图 10.1 微机中整数的二进制位表示
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
10.1 二进制位运算
10.2 位 段
10.3 程序举例
10.1 二进制位运算
在 C语言中共提供了 6种位运算符, 如表 10.1所示 。
表 10.1
位运算符 意 义
&
|
^
~
<<
>>
按位与
按位或
按位异或
按位取反
左移
右移
（ 1） 在这 6种位运算符中, 其中按位取反是单目运算符,
只有一个运算对象, 其他均为双目运算符, 有两个运算对象 。
（ 2） 位运算的运算对象只能是整型 （ 包括 int,short，
long和 unsigned） 或字符型数据, 而不能是实型数据 。
（ 3） 各位运算符的优先级比较分散, 与其他运算符一起,
其优先级从高到低如下：
逻辑非 (!)?按位取反 (~)?算术运算符 ?左移运算符 (<<)
和右移运算符 (>>)?关系运算符 ?按位与运算符 (&),按位异
或运算符 (^),按位或运算符 (|)?&&与 ||?赋值运算符
1．, 按位与, 运算符 (&)
“按位与, 的运算符为, &”。其运算规则是：若两个运算
对象的对应二进制位均是 1，则结果的对应位是 1，否则为 0。
利用, 按位与, 运算可以实现以下功能：
（ 1） 取出数据中指定的位
（ 2） 将数据中的指定位清零
2．“按位或”运算符（ |）
,按位或, 的运算符为, |”。其运算规
则是：若两个运算对象的对应二进制位中
有一个是 1，则结果的对应位是 1，否则为 0
。
例 10.2 下列 C程序的功能是将整型数组中所有元素转换
为不小于它的最小奇数, 并显示输出 。。
#include "stdio.h"
main()
{ int k,a[10]＝ {23,14,24,31,46,55,33,68,27,40}；
for (k＝ 0； k＜ 10； k＋＋ )
printf("%5d",a[k])；
printf("\n")；
for (k＝ 0； k＜ 10； k＋＋ )
a[k]＝ a[k]|0x01；
for (k＝ 0； k＜ 10； k＋＋ )
printf("%5d",a[k])；
printf("\n")；
}
3．, 按位异或, 运算符 (^)
“按位异或, 的运算符为, ^”。其运算规则是：若两个
运算对象的对应二进制位不相等，则结果的对应位是 1，否
则为 0。
,按位异或, 运算具有以下几个性质：
（ 1） 使数据中的某些位取反, 即将 0变为 1,1变为 0。
（ 2）同一个数据进行异或运算后，其结果为 0。利用异或
运算的这个性质，可以将变量清零。
（ 3） 可以实现交换两个变量的值：
4．“按位取反”运算符 (~)
“按位取反, 的运算符为, ~”。其运算规则是：将运
算对象中的各二进制位值取反，即将 0变为 1,1变为 0。
5．“左移”运算符 (<<)
“左移”运算符为,<<”。其运算规则是：
将运算对象中的每个二进制位向左移动若干位
，从左边移出去的高位部分被丢弃，右边空出
的低位部分补 0。
6．, 右移, 运算符 (>>)
“右移, 运算符为, >>”。 其运算规则是：将运算对象中
的每个二进制位向右移动若干位, 从右边移出去的低位部分
被丢弃 。 但左边空出的高位部分是补 0还是补 1,要视下列具
体情况而定：
若右移对象为无符号整型数, 则右移后左边空出的高位
部分补 0。
若右移对象为一般整型数或字符型数据，当该数据的最
高位为 0（对于一般整型来说即为正数），则右移后左边空
出的高位部分补 0。当该数据的最高位为 1（对于一般整型来
说即为正数），则与使用的计算机系统有关，有的计算机系
统将右移后左边空出的高位部分补 1，称为, 算术右移, ；
有的计算机系统将右移后左边空出的高位部分补 0，称为,
逻辑右移, 。
10.2 位 段
在 C语言中, 定义位段结构类型的一般形式为
struct 位段结构类型名
{ 成员表 }；
在定义位段与使用位段时，要注意以下几个问题：
（ 1）位段成员的类型必须是 unsigned型。
（ 2）在位段结构类型中，可以定义无名位段，这种无
名位段具有位段之间的分隔作用。
（ 3）每个位段（成员）所占的二进制位数一般不能超
过一个字长（即一个存储单元）。
（ 4）在位段结构类型定义中，可以包含非位段成员。
（ 5）位段可以在一般的表达式中被引用，并被自动转
换为相应的整数。
10.3 程序举例
例 10.3 编写一个 C程序，其功能是：从键盘输入一个
无符号整数 m以及位移位数 n，当 n＞ 0时，将 m循环右
移 n位；当 n＜ 0时，将 m循环左移 |n|位。
将一个无符号整数 m循环移 n位的方法如下：
首先用 sizeof函数确定一个无符号整数所占的二进制位数
k。
如果是循环右移，则先将 m右移 n位（即将原数的高 k－
n位移到低位），再将 m左移 k－ n位（即将原数的低 n位移到
高位），然后将它们作按位或运算（即将它们合并）。
如果是循环左移，则先将 m左移 n位（即将原数的低 k－
n位移到高位），再将 m右移 k－ n位（即将原数的高 n位移到
低位），然后将它们作按位或运算（即将它们合并）。
其 C程序如下：
#include "stdio.h"
main()
{ unsigned m；
int n；
printf("input m:")；
scanf("%x",&m)；
printf("input n:")；
scanf("%d",&n)；
if (n＞ 0)
printf("moveright＝ %x\n",moveright(m,n))；
else
printf("moveleft＝ %x\n",moveleft(m,－ n))；
}
moveright(unsigned m,int n)
{ unsigned z；
int k；
k＝ 8*sizeof(unsigned)；
z＝ (m>>n)|(m<<(k－ n))；
return(z)；
}
moveleft(unsignedm,int n)
{ unsigned z；
int k；
k＝ 8*sizeof(unsigned)；
z＝ (m<<n)|(m>>(k－ n))；
return(z)；
}
