C语言中的位运算符

位运算符是 C 语言里非常底层的操作，它直接对变量的二进制位（0 和 1） 进行运算，而不是对整个数值。可以把它理解成 “按比特位算账”，比普通的加减乘除更贴近计算机的底层工作方式。

1. 核心位运算符（共 6 个）

先给你一张清晰的对照表，再逐个解释：

运算符	名称	作用（通俗解释）	例子（二进制）
&	按位与	两位都为 1，结果才是 1，否则 0	1010 & 1100 = 1000
`	`	按位或	只要有一位是 1，结果就是 1，否则 0	`1010	1100 = 1110`
^	按位异或	两位不同（一个 0 一个 1）结果为 1，相同为 0	1010 ^ 1100 = 0110
~	按位取反	0 变 1，1 变 0（单目运算符，只有一个操作数）	~1010 = 0101（8 位下是补码形式）
<<	左移	所有位向左移 n 位，右边补 0（相当于 ×2ⁿ）	1010 << 1 = 10100
>>	右移	所有位向右移 n 位，左边补符号位（相当于 ÷2ⁿ）	1010 >> 1 = 0101

2. 通俗解释 + 代码示例

用整数（十进制转二进制）来举例，更贴近实际使用：

c

运行

#include <stdio.h>

int main() {
    // 先定义两个数，方便演示
    // 5的二进制：00000101
    int a = 5;
    // 3的二进制：00000011
    int b = 3;

    // 1. 按位与 &：只有对应位都为1，结果才是1
    // 00000101 & 00000011 = 00000001（十进制1）
    printf("a & b = %d\n", a & b);

    // 2. 按位或 |：只要有一个位为1，结果就是1
    // 00000101 | 00000011 = 00000111（十进制7）
    printf("a | b = %d\n", a | b);

    // 3. 按位异或 ^：对应位不同则为1，相同则为0
    // 00000101 ^ 00000011 = 00000110（十进制6）
    printf("a ^ b = %d\n", a ^ b);

    // 4. 按位取反 ~：0变1，1变0（注意：int是有符号数，取反后是补码）
    // ~00000101 = 11111010（十进制-6，因为有符号数最高位是符号位）
    printf("~a = %d\n", ~a);

    // 5. 左移 <<：左移1位，右边补0，相当于乘以2
    // 00000101 << 1 = 00001010（十进制10）
    printf("a << 1 = %d\n", a << 1);

    // 6. 右移 >>：右移1位，左边补符号位（正数补0），相当于除以2
    // 00000101 >> 1 = 00000010（十进制2）
    printf("a >> 1 = %d\n", a >> 1);

    return 0;
}

运行结果：

plaintext

a & b = 1
a | b = 7
a ^ b = 6
~a = -6
a << 1 = 10
a >> 1 = 2

3. 实用场景（新手能理解的）

• 左移 / 右移：比乘法 / 除法运算更快（计算机底层操作），比如a << 2等价于a * 4。
• 按位与：判断某一位是 0 还是 1（比如判断奇偶：a & 1，结果为 1 是奇数，0 是偶数）。
• 按位异或：快速交换两个数（不用临时变量），比如a = a ^ b; b = a ^ b; a = a ^ b;。
• 按位取反：底层硬件操作、内存操作中常用，新手暂时了解即可。

总结

1. 位运算符直接操作二进制位，运算效率极高，是 C 语言贴近底层的体现；
2. 核心记住：&（都 1 才 1）、|（有 1 就 1）、^（不同则 1）、~（取反）、<<（左移乘 2）、>>（右移除 2）；
3. 有符号数的~和>>要注意符号位（正数补 0，负数补 1），新手先聚焦正数的位运算即可。