3.8.4　位运算符

位运算符是对字节或字的二进制位（bit）进行逐位逻辑处理或移位的运算符。C51语言中的位运算符如下所示。

❑“＆”运算符：进行逻辑与（AND）运算。

❑“|”运算符：进行逻辑或（OR）运算。

❑“^”运算符：进行逻辑异或（XOR）运算。

❑“～”运算符：进行按位取补（NOT）运算。

❑“＞＞”运算符：进行右移运算。

❑“＜＜”运算符：进行左移运算。

位运算符的操作对象整型和字符型数据的字节或字，位操作不能用于float、double、long double、void或其他聚合类型。支持全部的位运算符，表明C51可以进行汇编语言所具有的位运算，因此C51语言既具有高级语言的特点，也具有低级语言的功能。

位运算中的AND、OR和NOT（1的补码）的真值表与逻辑运算等价，唯一不同的是，位操作是首先将操作数分解为二进制，然后逐位进行运算的。下面分别介绍各种位运算符的用法。

1.按位与运算符

按位与运算符是将两个操作数按二进制展开，然后将对应位进行逻辑与运算。按位与运算符“＆”是二目运算符，即要求有两个源操作数。如果操作数对应的二进制位均为1，则逻辑与的结果为1；否则，则逻辑与的结果为0。

例如，将a=56和b=37进行按位与运算。将56展开为二进制是00111000，将37展开为二进制是00100101。按位与运算的结果为a＆b=32（00100000）。

注意这里需要区分位运算符“＆”和关系逻辑运算符“＆＆”，关系逻辑运算符“＆＆”的结果不是0就是1。而位运算符“＆”的结果通过逐位处理，结果可为0和1之外的其他值。例如a=56和b=37，a＆＆b=1，而a＆b=32。

2.按位或运算符

按位或运算符是将两个操作数按二进制展开，然后将对应位进行逻辑或运算。按位或运算符“|”也是二目运算符，即要求有两个源操作数。如果对应的二进制位均为0，则逻辑或的结果为0；否则，则逻辑或的结果为1。

例如，将a=56和b=37进行按位或运算。将56展开为二进制是00111000，将37展开为二进制是00100101。按位或运算的结果a|b=61（00111101）。

3.按位非运算符

按位非运算符是将操作数按二进制展开，然后将每一位进行取反操作，即将0变为1，将1变为0。按位非运算符“～”是一目运算符，只需要一个源操作数。

例如，将a=5 6进行按位取反运算。5 6的二进制表示为0 0 111 0 0 0，结果～a=1 9 9（11000111）。

说明按位非运算得到的结果和源操作数是逐位相反的，因此这两者进行按位或运算的结果每个二进制位均为1，即对应十进制255。这样可以通过255减去源操作数得到按位非运算的结果。例如56按位非的结果为255-56=199，和上面的结果相同。

4.按位异或运算符

按位异或运算符是将两个操作数按二进制展开，然后将对应位进行逻辑异或运算。按位异或运算符“^”也是二目运算符，需要两个源操作数。如果对应的二进制位均为0或均为1，则逻辑或的结果为0；否则，只要对应位不相同，则逻辑异或的结果为1。异或运算的逻辑真值如表3.7所示。

例如，将a=56和b=37进行按位异或运算。将56展开为二进制是00111000，将37展开为二进制是00100101。按位异或运算的结果a|b=29（00011101）。

提示在有些高级程序设计语言中，将运算符“^”作为求幂运算，要注意区分。

5.移位运算符

移位运算符是将源操作数按二进制展开，然后将对应位按要求进行移动。C51中移位运算符有两种，分别将操作数的各位按要求向左或向右移动，其使用格式如下。

❑左移语句形式是：变量名（或操作数）＜＜左移位数

❑右移语句形式是：变量名（或操作数）＞＞右移位数

在C51程序中使用移位运算符需要注意如下三点。

❑C51语言中的移位不是循环移位，当某位从一端移出时，另一端移入0。从一端移出的位并不送回到另一端去，移去的位永远丢失了，同时在另一端补0。

❑右移运算，对无符号位数左端补0，称为“逻辑右移”；如果为负数，即符号位为1，则左端补1，这种补1保持负号的方法称为“算术右移”。

❑左移运算有时可用来做乘法，右移运算有时可用来做除法。例如，x=7，将其进行移位操作，结果如表3.8所示。

从表中可以看出，每左移一位，结果乘2，每右移一位相当于被2除。注意表中x＜＜2后，原x的信息已经丢失了，因为一位“1”已经从一端移出。因此，需要注意这种用法的范围。

6.程序示例

前面具体介绍了各个位运算符，这里举例来演示位运算符在程序中的具体应用。位运算符的程序示例如下。

include＜stdio.h＞//头文件

void main（）//主函数

{

int a，b，c；//定义变量

a=23；//变量赋值

b=217；

c=a＆b；//按位与运算

printf（“a＆b=%d\n”，c）；//输出结果

c=a|b；//按位或运算

printf（“a|b=%d\n”，c）；//输出结果

c=a^b；//按位异或运算

printf（“a^b=%d\n”，c）；//输出结果

c=～a；//按位取反运算

printf（“～a=%d\n”，c）；//输出结果

c=a＜＜3；//左移两位

printf（“a＜＜3=%d\n”，c）；//输出结果

c=b＞＞2；//右移三位

printf（“b＞＞2=%d\n”，c）；//输出结果

}

该程序可在KeilµVision3集成开发环境中运行，执行结果如下。

a＆b=17

a|b=223

a^b=206

～a=-24

a＜＜3=184

b＞＞2=54

读者可以参考前面介绍的内容，分析一下程序运行的结果和预期的是否一致。读者同样可以采用不同数进行运算，从而熟练掌握位算符的操作。