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【前言】

1.移位操作符

1.1左移操作符(<<)

1.2右移操作符(>>)

2.位操作符

2.1 & 按位与

2.2  | (按位或) 

2.3  ^ (按位异或)

3.面试题目

3.1 交换两个变量（不创建临时变量）

3.2统计二进制中1的个数 

3.2.1 方法一：右移(>>)和按位与(&)

3.2.2 方法二：使用取余操作符(%)

3.2.3 方法三：借助num&(num-1)​​​​​​​

【前言】

相信有很多人对移位操作符和位操作符并不是很理解，没有关系，认真读完本篇文章，你对C操作符的理解会上升到一个新高度。

虽然说本篇文章是初阶篇，但是文章内容并不简单，操作的时候涉及到二进制位，那我们就先来看一看何为二进制位？

二进制位简称“位”，是二进制记数系统中表示小于2的整数的符号，一般用1或 0表示，是具有相等概率的两种状态中的一种。

二进制位的位数可表示一个机器字的字长，一个二进制位包含的信息量称为 - 比特。

1.移位操作符

移位操作符有两种：一种是左移操作符（<<）,另一种是右移操作符（>>）。

这两种操作符都是对整数在存储在电脑中的二进制位进行操作（注意：移位操作符的操作数必须是整数）。

1.1左移操作符(<<)

接下来我们借助一个整数来更好的理解和应用左移操作符：

在计算机内存中存储的是二进制形式的补码，而正数的原码，反码，补码相同，5在内存中的补码：

移位操作符,移动的是二进制位,因为整数在内存中存储的是补码,所以移动的是内存中存储的补码 。

补码我们已经给出，接下来看一看移位操作符到底是怎么进行移位呢？

左移操作符移位原则：左边抛弃，右边补0。

#include int main()
{int a = 5;printf("%d\n", a << 1);return 0;
}

5左移之后结果为10，看似是有乘2的效果的，那么是不是这样的呢？

下面我们来多举几个栗子验证一下。

#include 
int main()
{int a = -1;printf("%d\n", a << 1);a = -10;printf("%d\n", a << 1);a = 100;printf("%d\n", a << 1);return 0;
}

负数左移的效果也是一样的(以-1为例)：

结论：左移操作符确实有乘2的效果。  

练习使用一下左移操作符：

原题链接：2的n次方计算_牛客题霸_牛客网 

题目描述：不使用累加法的基础上，使用左移操作符（<<） 完成2的n次方的计算。

 代码实现

#include int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);printf("%d\n", 1 << n);return 0;
}

1.2右移操作符(>>)

右移操作符和左移操作符是相似的，右移操作符和左移操作符最大的区别是在右移之后：

1.左边补符号位（算术右移）

2.左边补0（逻辑右移）

究竟是哪一种取决于程序的运行环境，不同编译器下右移方式可以不同。

int main()
{int a = -1;printf("%d\n", a >> 1);return 0;
}

上面是VS2019下的运行结果，VS2019支持的是算术右移。 

 注意：移位操作符，不要移动负数位，这是标准未定义的；

​​​​​​​对比一下左移操作符乘2效果，右移操作符是否具有除2的效果呢？

对于正数来说，可以认为具有除2的效果，但是不要忘了负数；我们在上面举例的-1右移之后还是-1，就不满足了。 

所以不能直接说右移操作符具有除2的效果。​​​​​​​

2.位操作符

位操作符，是对一个数的二进制位进行操作，两个操作数，且操作数必须是整数。

具体分为三种：& (按位与)     |(按位或)     ^(按位异或)。计算机中位运算操作,均是以二进制补码形式进行的

2.1 & 按位与

两个数的二进制相同位同为1时结果为1，否则为0。

下面看一下使用按位与（&）操作的两种情况 ：

2.2  | (按位或) 

 两个数的相同二进制位同为0时结果为0，否则为1。

2.3  ^ (按位异或)

两个数相同二进制位相异时为1，相同是为0。

3.面试题目

3.1 交换两个变量（不创建临时变量）

在交换两个变量时，我们经常会借助第三个变量tmp;

比如交换a和b的值：

int tmp = a;

a = b;

b = tmp;//那么不创建临时变量的话我们怎么来交换两个变量呢？

使用异或操作符(^)，异或的两个特征：0^num = num；num^ num = 0；

 代码实现

int main()
{int a = 10;int b = 20;printf("a=%d, b=%d\n", a, b);a = a ^ b;b = a ^ b;//b修改为aa = a ^ b;//a修改为bprintf("a=%d, b=%d\n", a, b);return 0;
}

缺陷：因为按位异或操作符的操作数只能是整数，所以交换的两个变量也必须是整数，只能完成两个整数的交换，无法完成两个浮点数的交换。 

3.2统计二进制中1的个数 

3.2.1 方法一：右移(>>)和按位与(&)

代码实现：

int getBinaryCount(int num)
{int count = 0;//记录二进制中1的个数int i = 0;for (i = 0; i < 32; i++){if (((num >> i) & 1) == 1){count++;}}return count;
}

3.2.2 方法二：使用取余操作符(%)

一个十进制的数，想要获取它的每一位，需要进行%10、/10；二进制的数也是一样的，可以通过%2、/2来获取每一位。

代码实现 

int getBinaryCount(unsigned int num)
{int count = 0;while (num){if(num % 2 == 1)count++;num /= 2;}return count;
}

这里解释一下为什么要传入unsigned int类型：使用负数举例，如果num是-1的话，进入循环一次之后除2就变为0，无法得到二进制中1的正确个数；

使用unsigned int的话会把-1的补码当成一个正数的补码，这是一个很大的数，可以进行以上操作。

3.2.3 方法三：借助num&(num-1)

代码实现 

int getBinaryCount(int num)
{int count = 0;while (num){num &= num - 1;count++;}return count;
}