C#按位元運算

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在C#中可以對整型運算對象按位進行邏輯運算。按位進行邏輯運算的意義是：依次取被運算對象的每個位，進行邏輯運算，每個位的邏輯運算結果是結果值的每個位。C#支援的位邏輯運算子如表2.9所示。

運算子號	意義	運算物件類型	運算結果類型	對象數	執行個體
~	位邏輯非運算	整型，字元型	整型	1	~a
&	位邏輯與運算			2	a & b
|	位邏輯或運算			2	a | b
^	位邏輯異或運算			2	a ^ b
<<	位左移運算			2	a<<4
>>	位右移運算			2	a>>2

  1、 位邏輯非運算位邏輯非運算是單目的，只有一個運算對象。位邏輯非運算按位對運算對象的值進行非運算，即：如果某一位等於0，就將其轉變為1；如果某一位等於1，就將其轉變為0。比如，對二進位的10010001進行位邏輯非運算，結果等於01101110，用十進位表示就是：~145等於110；對二進位的01010101進行位邏輯非運算，結果等於10101010。用十進位表示就是~85等於176。  2 、位邏輯與運算位邏輯與運算將兩個運算對象按位進行與運算。與運算的規則：1與1等於1，1與0等於0。比如：10010001（二進位）&11110000等於10010000（二進位）。  3、 位邏輯或運算位邏輯或運算將兩個運算對象按位進行或運算。或運算的規則是：1或1等1，1或0等於1，0或0等於0。比如10010001（二進位）| 11110000（二進位）等於11110001（二進位）。  4 、位邏輯異或運算位邏輯異或運算將兩個運算對象按位進行異或運算。異或運算的規則是：1異或1等於0，1異或0等於1，0異或0等於0。即：相同得0，相異得1。比如：10010001（二進位）^11110000（二進位）等於01100001（二進位）。  5 、位左移運算位左移運算將整個數按位左移若干位，左移後空出的部分0。比如：8位的byte型變數byte a=0x65(即二進位的01100101),將其左移3位：a<<3的結果是0x27(即二進位的00101000)。  6 、位右移運算 位右移運算將整個數按位右移若干位，右移後空出的部分填0。比如：8位的byte型變數Byte a=0x65(既（二進位的01100101）)將其右移3位：a>>3的結果是0x0c(二進位00001100)。 在進行位與、或、異或運算時，如果兩個運算對象的類型一致，則運算結果的類型就是運算對象的類型。比如對兩個int變數a和b做與運算，運算結果的類型還是int型。如果兩個運算對象的類型不一致，則C#要對不一致的類型進行類型轉換，變成一致的類型，然後進行運算。類型轉換的規則同算術運算中整型量的轉換則一致。 由位元運算符串連整型量而成的運算式就是位元運算運算式。     (詳解2)

一、“按位與”運算子(&) 
   1、運算規則
     參加運算的兩個資料，按二進位進行“與”運算，如果兩個相應的二進位都為1，則該位的結果值為1，否則為0，即：
    0&0=0，0&1=0，1&0=0，1&1=1.
   2、用途
     (1)清零
        運算對象：原來的數中為1的位，新數中相應位為0。
    （2）取一個數中某些指定位。
       如想要取一個整數a（佔2個位元組）的低（高）位元組，只需將a與八進位的377（177400）按位與即可。
    （3）保留某一個數的某一位。
        與一個數進行&運算，此數在該位取1。
    3、例如：9&5可寫算式如下： 00001001 (9的二進位補碼)&00000101 (5的二進位補碼)　00000001 (1的二進位補碼)可見9&5=1。
　　按位與運算通常用來對某些位清0或保留某些位。例如把a 的高八位清 0 ， 保留低八位， 可作 a&255 運算 ( 255 的位元為0000000011111111)。
main(){
int a=9,b=5,c;
c=a&b;
printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c);
}

二、 按位或運算子(|)
   1、運算規則
     參加運算的兩個資料，按二進位進行“或”運算，如果兩個相應的二進位都為0，則該位的結果值為0，否則為1，即：
    0|0=0，0|1=1，1|0=1，1|1=1。
   2、用途
     對一個資料的某些位定值為1。
3.例如：9|5可寫算式如下： 00001001|00000101
00001101 (十進位為13)可見9|5=13
main(){
int a=9,b=5,c;
c=a|b;
printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c);
}
　
三、“異或”運算子(^)
   也稱XOR運算子。
   1、運算規則
     若參加運算的兩個二進位同號，則結果為0（假）；異號則為1（真），即：
    0^0=0，0^1=1，1^0=1，1^1=0.
   2、用途
     (1)使特定位翻轉
        假設有01111010，想使其低4位翻轉，可以將它與00001111進行^運算。
    （2）與0相^，保留原值
    （3）交換兩個值，不用臨時變數
        假如a=3,b=4。想將a和b的值互換，可以用以下指派陳述式實現：
        a=a^b; b=b^a;     a=a^b;
　3、例如9^5可寫成算式如下： 00001001^00000101 00001100 (十進位為12)
main(){
int a=9;
a=a^15;
printf("a=%d\n",a);
}

四、“取反”運算子(～)
   1、運算規則
   ~是一個單目（元）運算子，用來對一個位元按位取反，即將0變1，1變0。
   2、用途
    使一個整數a的最低位為0,可以用：a=a&~1;
　3、例如～9的運算為： ~(0000000000001001)結果為：1111111111110110

五、 左移運算子(<<)
   1、運算規則
   用來將一個數的各二進位全部左移若干位，右補0，高位左移後溢出，捨棄不起作用。
   2、用途
    左移一位相當於乘以2
3、例如：設 a=15，a>>2　表示把000001111右移為00000011(十進位3)。 應該說明的是，對於有符號數，在右移時，符號位將隨同移動。當為正數時， 最高位補0，而為負數時，符號位為1，最高位是補0或是補1 取決於編譯系統的規定。Turbo C和很多系統規定為補1。
main(){
unsigned a,b;
printf("input a number: ");
scanf("%d",&a);
b=a>>5;
b=b&15;
printf("a=%d\tb=%d\n",a,b);
}
請再看一例!
main(){
char a=‘a‘,b=‘b‘;
int p,c,d;
p=a;
p=(p<<8)|b;
d=p&0xff;
c=(p&0xff00)>>8;
printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\nd=%d\n",a,b,c,d);
}
   
六、 右移運算子(>>)
   1、運算規則
   用來將一個數的各二進位全部右移若干位，移到右端的低位被捨棄，對無符號數，高位補0；
    對有符號數，左邊移入0（“邏輯右移”）或1（“算術右移”）
   2、用途
    右移一位相當於除以2
    
七、位元運算賦值運算子
     位元運算符與賦值運算子可以組成複合賦值運算子,如：
     &=,|=,>>=,<<=,^=
　
八、不同長度的資料進行位元運算
    如果兩個資料長度不同，進行位元運算時（如：a&b,而a為long型，b為int型），系統會將二者按右端對齊。如果b為正數，則左側16位補滿0，若b為負數，左端應補滿1，如果b為不帶正負號的整數型，則左端填滿0。

位域

有些資訊在儲存時，並不需要佔用一個完整的位元組， 而只需占幾個或一個二進位位。例如在存放一個開關量時，只有0和1 兩種狀態， 用一位二進位即可。為了節省儲存空間，並使處理簡便，Ｃ語言又提供了一種資料結構，稱為“位域”或“位段”。所謂“位域”是把一個位元組中的二進位劃分為幾個不同的地區， 並說明每個地區的位元。每個域有一個網域名稱，允許在程式中按網域名稱進行操作。 這樣就可以把幾個不同的對象用一個位元組的二進位位域來表示。一、位域的定義和位域變數的說明位域定義與結構定義相仿，其形式為： 
struct 位域結構名 
{ 位域列表 };
其中位域列表的形式為： 類型說明符 位網域名稱：位域長度

例如： 
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
};
位域變數的說明與結構變數說明的方式相同。 可採用先定義後說明，同時定義說明或者直接說明這三種方式。例如： 
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
}data;
說明data為bs變數，共佔兩個位元組。其中位域a佔8位，位域b佔2位，位域c佔6位。對於位域的定義尚有以下幾點說明：

1、一個位域必須儲存在同一個位元組中，不能跨兩個位元組。如一個位元組所剩空間不夠存放另一位域時，應從下一單元起存放該位域。也可以有意使某位域從下一單元開始。例如： 
struct bs
{
unsigned a:4
unsigned :0 /*空域*/
unsigned b:4 /*從下一單元開始存放*/
unsigned c:4
}
在這個位域定義中，a占第一位元組的4位，後4位填0表示不使用，b從第二位元組開始，佔用4位，c佔用4位。

2、由於位域不允許跨兩個位元組，因此位域的長度不能大於一個位元組的長度，也就是說不能超過8位二進位。

3、位域可以無位網域名稱，這時它只用來作填充或調整位置。無名的位域是不能使用的。例如： 
struct k
{
int a:1
int :2 /*該2位不能使用*/
int b:3
int c:2
};
從以上分析可以看出，位域在本質上就是一種結構類型， 不過其成員是按二進位分配的。

二、位域的使用位域的使用和結構成員的使用相同，其一般形式為： 位域變數名·位網域名稱 位域允許用各種格式輸出。
main(){
struct bs
{
unsigned a:1;
unsigned b:3;
unsigned c:4;
} bit,*pbit;
bit.a=1;
bit.b=7;
bit.c=15;
printf("%d,%d,%d\n",bit.a,bit.b,bit.c);
pbit=&bit;
pbit->a=0;
pbit->b&=3;
pbit->c|=1;
printf("%d,%d,%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c);
}

上常式序中定義了位域結構bs，三個位域為a,b,c。說明了bs類型的變數bit和指向bs類型的指標變數pbit。這表示位域也是可以使用指標的。
程式的9、10、11三行分別給三個位域賦值。( 應注意賦值不能超過該位域的允許範圍)程式第12行以整型量格式輸出三個域的內容。第13行把位域變數bit的地址送給指標變數pbit。第14行用指標方式給位域a重新賦值，賦為0。第15行使用了複合的位元運算符"&="， 該行相當於： pbit->b=pbit->b&3位域b中原有值為7，與3作按位與運算的結果為3(111&011=011,十進位值為3)。同樣，程式第16行中使用了複合位元運算"|="， 相當於： pbit->c=pbit->c|1其結果為15。程式第17行用指標方式輸出了這三個域的值。

類型定義符ｔｙｐｅｄｅｆ

Ｃ語言不僅提供了豐富的資料類型，而且還允許由使用者自己定義類型說明符，也就是說允許由使用者為資料類型取“別名”。 類型定義符typedef即可用來完成此功能。例如，有整型量a,b,其說明如下： int aa,b; 其中int是整型變數的類型說明符。int的完整寫法為integer，

為了增加程式的可讀性，可把整型說明符用typedef定義為： typedef int INTEGER 這以後就可用INTEGER來代替int作整型變數的類型說明了。 例如： INTEGER a,b;它等效於： int a,b; 用typedef定義數組、指標、結構等類型將帶來很大的方便，不僅使程式書寫簡單而且使意義更為明確，因而增強了可讀性。例如：
typedef char NAME[20]; 表示NAME是字元數群組類型，數組長度為20。
然後可用NAME 說明變數，如： NAME a1,a2,s1,s2;完全等效於： char a1[20],a2[20],s1[20],s2[20]
又如： 
typedef struct stu{ char name[20];
int age;
char sex;
} STU;
定義STU表示stu的結構類型，然後可用STU來說明結構變數： STU body1,body2;
typedef定義的一般形式為： typedef 原類型名 新類型名 其中原類型名中含有定義部分，新類型名一般用大寫表示， 以
便於區別。在有時也可用宏定義來代替typedef的功能，但是宏定義是由預先處理完成的，而typedef則是在編譯時間完成的，後者更為靈活方便。

例子:
例如有中種顏色選擇,1代表紅,2代表藍,4帶表黑,8帶表白
1=0000 0001
2=0000 0010
4=0000 0100
8=0000 1000

如果你選擇了2和4(既紅和黑)則1(0000 0001)或2(0000 0010)或4(0000 0100)=7(0000 0101)
如果提供7給你，你怎麼知道選擇了1和2和4呢?答案是:7跟四個數1,2,4,8分別做或結果還是7,則說明某個被選擇了
如：7或2=7,所以1被選擇了   7或8=15,不等於7哦,所以8沒被選擇了   ,這樣應該知道用途了吧

具體的位元運算方式如下：

 運算名稱意義
運算物件類型
 運算結果類型 對象數 執行個體 ~位邏輯非運算
 整型或字元型整型
 1 ~a & 位邏輯與運算整型或字元型
 整型 2 a&b | 位邏輯或運算整型或字元型整型 2 a|b^
 位邏輯異或運算 整型或字元型 整型 1 ^a << 位左移運算 整型或字元型 整型 2 a<<4 >> 位又移運算 整型或字元型 整型 2 a>>2
 

C#按位元運算