c语言位运算问题？

Posted 2023-04-13

为什么printf("%d",2>>64)的结果跟int i=2 printf("%d",i>>64)不一致呢

c语言位运算问题解答：

要解答这个问题我们先来看一个例子，代码如下图一，图中右边是问题中得到代码，左边是这段代码的汇编指令。两种情况的不同点详细说明如下：

第一种情况：

printf("%d",2>>64);

由图中的汇编代码可以看出，如果两个数都是常数的情况下，代码中是不含对应的汇编指令的，因为编译器已经省略了，编译器算出结果为0，直接把0传入给printf函数。

第二种情况：

int i=2;

printf("%d",i>>64);

此时i是个变量，编译器没法在编译时算出结果，这时就需要通过SARL算术右移指令进行，这里考虑到溢出这个指令有一个调整机制，它会根据左操作数i类型来调整右操作数，比如这里i是4字节32位，也就是它最多右移32位，如果右操作数大于32它会进行64%32=0，所以i>>64相当于i>>0，如果是i>>63，63%32=31相当于i>>31。这种调整不同的编译器可能会不同，目前GCC是这样的。

所以这个代码在GCC环境下输出结果为：

0

2

补充说明：如果想要了解更多可以写出代码，然后观察编译出来的汇编代码。

gcc -S test.c

图一

追问

原来如此。那在编译过程中常量并不存在寄存器中吗？还有这段汇编代码有一点我不太明白，就是leaq .LC0(%rip), %rcx这段。这里的LC0是留做符号解析时候用的吗，而%rcx这个寄存器也是printf的参数之一？刚接触汇编，希望大佬指导一下

追答

常量一般都会算好结果，用立即数进行操作。leaq是取得.lc0的地址，lc0存放的是常量字符串也就是代码里给printf的第一个字符串。函数参数，一般是第一个放在rcx, 第二个edx，整数是这样的，浮点数有专门的，具体你可以看下压栈的约定。

参考技术A

位运算是指按二进制进行的运算。在系统软件中，常常需要处理二进制位的问题。C语言提供了6个位操作

运算符。这些运算符只能用于整型操作数，即只能用于带符号或无符号的char,short,int与long类型。

C语言提供的位运算符列表：
运算符 含义 描述
& 按位与 如果两个相应的二进制位都为1，则该位的结果值为1，否则为0
| 按位或 两个相应的二进制位中只要有一个为1，该位的结果值为1
^ 按位异或 若参加运算的两个二进制位值相同则为0，否则为1
~ 取反 ~是一元运算符，用来对一个二进制数按位取反，即将0变1，将1变0
<< 左移 用来将一个数的各二进制位全部左移N位，右补0
>> 右移 将一个数的各二进制位右移N位，移到右端的低位被舍弃，对于无符号数，高位补0

1、“按位与”运算符（&）

按位与是指：参加运算的两个数据，按二进制位进行“与”运算。如果两个相应的二进制位都为1，

则该位的结果值为1；否则为0。这里的1可以理解为逻辑中的true,0可以理解为逻辑中的false。按位与其

实与逻辑上“与”的运算规则一致。逻辑上的“与”，要求运算数全真，结果才为真。若，

A=true,B=true,则A∩B=true 例如：3&5 3的二进制编码是11(2)。（为了区分十进制和其他进制，本文规

定，凡是非十进制的数据均在数据后面加上括号，括号中注明其进制，二进制则标记为2）内存储存数据

的基本单位是字节（Byte），一个字节由8个位（bit)所组成。位是用以描述电脑数据量的最小单位。

参考技术B 位运算简介C语言中的各种运算都是以字节的形式进行,在编写很多系统程序时,如驱动程序、磁盘文件管理程序等,常要求将数据按位(bit)进行运算或者处理。 参考技术C 还真是啊，以前没留意过。

是不是因为2是数字常量或字符常量(宏定义)，不占用空间；而i是一般变量，需要占用空间导致的呢？
马克一下，看看那个大神知道，共同学习一下。 参考技术D C语言位运算详解 位运算是指按二进制进行的运算。在系统软件中,常常需要处理二进制位的问题。C语言提供了6个位操作 运算符。这些运算符只能用于整型操作数,即.

C语言位运算符：与或异或取反左移与右移详细介绍

转载自：http://www.jb51.net/article/40559.htm，感谢原作者。

以下是对C语言中的位运算符：与、或、异或、取反、左移与右移进行了详细的分析介绍，需要的朋友可以过来参考下

位运算是指按二进制进行的运算。在系统软件中，常常需要处理二进制位的问题。C语言提供了6个位操作运算符。这些运算符只能用于整型操作数，即只能用于带符号或无符号的char,short,int与long类型。

C语言提供的位运算符列表：
运算符 含义 描述
& 按位与 如果两个相应的二进制位都为1，则该位的结果值为1，否则为0
| 按位或 两个相应的二进制位中只要有一个为1，该位的结果值为1
^ 按位异或 若参加运算的两个二进制位值相同则为0，否则为1
~ 取反 ~是一元运算符，用来对一个二进制数按位取反，即将0变1，将1变0
<< 左移 用来将一个数的各二进制位全部左移N位，右补0
>> 右移 将一个数的各二进制位右移N位，移到右端的低位被舍弃，对于无符号数，高位补0

1、“按位与”运算符（&）
按位与是指：参加运算的两个数据，按二进制位进行“与”运算。如果两个相应的二进制位都为１，则该位的结果值为1；否则为0。这里的1可以理解为逻辑中的true,0可以理解为逻辑中的false。按位与其实与逻辑上“与”的运算规则一致。逻辑上的“与”，要求运算数全真，结果才为真。若，A=true,B=true,则A∩B=true 例如：3&5 3的二进制编码是11(2)。（为了区分十进制和其他进制，本文规定，凡是非十进制的数据均在数据后面加上括号，括号中注明其进制，二进制则标记为2）内存储存数据的基本单位是字节（Byte），一个字节由8个位（bit)所组成。位是用以描述电脑数据量的最小单位。二进制系统中，每个0或1就是一个位。将11（2）补足成一个字节，则是00000011（2）。5的二进制编码是101（2），将其补足成一个字节，则是00000101（2）

按位与运算：
00000011(2)
&00000101(2)
00000001(2)
由此可知3&5=1

c语言代码：

复制代码代码如下:

#include <stdio.h>
main()
{
int a=3;
int b = 5;
printf("%d",a&b);
}

按位与的用途：

 

（1）清零
若想对一个存储单元清零，即使其全部二进制位为0，只要找一个二进制数，其中各个位符合一下条件：

原来的数中为1的位，新数中相应位为0。然后使二者进行&运算，即可达到清零目的。
例：原数为43，即00101011（2），另找一个数，设它为148，即10010100（2），将两者按位与运算：
00101011（2）
&10010100（2）
00000000（2）

c语言源代码：

复制代码代码如下:

#include <stdio.h>
main()
{
int a=43;
int b = 148;
printf("%d",a&b);
}

 

（2）取一个数中某些指定位
若有一个整数a(2byte),想要取其中的低字节，只需要将a与8个1按位与即可。
a 00101100 10101100
b 00000000 11111111
c 00000000 10101100

（3）保留指定位：
与一个数进行“按位与”运算，此数在该位取1.
例如：有一数84，即01010100（2），想把其中从左边算起的第3，4，5，7，8位保留下来，运算如下：
01010100(2)
&00111011(2)
00010000(2)
即：a=84,b=59
    c=a&b=16

c语言源代码：

复制代码代码如下:

#include <stdio.h>
main()
{
int a=84;
int b = 59;
printf("%d",a&b);
}

 

2、“按位或”运算符（|）
两个相应的二进制位中只要有一个为1，该位的结果值为1。借用逻辑学中或运算的话来说就是，一真为真。
例如：60（8）|17（8）,将八进制60与八进制17进行按位或运算。
00110000
|00001111
00111111

c语言源代码：

复制代码代码如下:

#include <stdio.h>
main()
{
int a=060;
int b = 017;
printf("%d",a|b);
}

应用：按位或运算常用来对一个数据的某些位定值为1。例如：如果想使一个数a的低4位改为1，则只需要将a与17（8）进行按位或运算即可。

 

３、交换两个值，不用临时变量
例如：ａ＝３，即11（2）；ｂ＝４，即100（2）。
想将ａ和ｂ的值互换，可以用以下赋值语句实现：

复制代码代码如下:

    ａ＝a∧b;
    ｂ＝b∧a;
    ａ＝a∧b;
ａ＝011(2)
    （∧）ｂ＝100(2)
ａ＝111(2)（a∧b的结果，a已变成７）
    （∧）ｂ＝100(2)
ｂ＝011(2)（b∧a的结果，b已变成３）
    （∧）ａ＝111(2)

 

ａ＝100（2）（a∧b的结果，a已变成４）

等效于以下两步：
① 执行前两个赋值语句：“ａ＝ａ∧ｂ；”和“ｂ＝ｂ∧ａ；”相当于b=b∧(a∧b)。
② 再执行第三个赋值语句： ａ＝ａ∧ｂ。由于a的值等于（ａ∧ｂ），b的值等于（ｂ∧ａ∧ｂ），

 

因此，相当于a=ａ∧ｂ∧ｂ∧ａ∧ｂ，即a的值等于ａ∧ａ∧ｂ∧ｂ∧ｂ，等于ｂ。
很神奇吧！

c语言源代码：

复制代码代码如下:

#include <stdio.h>
main()
{
int a=3;
int b = 4;
a=a^b;
b=b^a;
a=a^b;
printf("a=%d b=%d",a,b);
}

4、“取反”运算符（~）
他是一元运算符，用于求整数的二进制反码，即分别将操作数各二进制位上的1变为0，0变为1。
例如：~77(8)

 

源代码：

复制代码代码如下:

#include <stdio.h>
main()
{
int a=077;
printf("%d",~a);
}

5、左移运算符（<<）
左移运算符是用来将一个数的各二进制位左移若干位，移动的位数由右操作数指定（右操作数必须是非负值），其右边空出的位用0填补，高位左移溢出则舍弃该高位。
例如：将a的二进制数左移2位，右边空出的位补0，左边溢出的位舍弃。若a=15,即00001111（2），左移2
位得00111100（2）。

 

源代码：

复制代码代码如下:

#include <stdio.h>
main()
{
int a=15;
printf("%d",a<<2);
}

左移1位相当于该数乘以2，左移2位相当于该数乘以2*2＝4,15＜＜2=60，即乘了４。但此结论只适用于该

 

数左移时被溢出舍弃的高位中不包含1的情况。
假设以一个字节（８位）存一个整数，若ａ为无符号整型变量，则ａ＝64时，左移一位时溢出的是0，而左移2位时，溢出的高位中包含1。

6、右移运算符（>>）
右移运算符是用来将一个数的各二进制位右移若干位，移动的位数由右操作数指定（右操作数必须是非负值），移到右端的低位被舍弃，对于无符号数，高位补0。对于有符号数，某些机器将对左边空出的部分用符号位填补（即“算术移位”），而另一些机器则对左边空出的部分用0填补（即“逻辑移位”）。注
意：对无符号数,右移时左边高位移入0；对于有符号的值,如果原来符号位为0(该数为正),则左边也是移
入0。如果符号位原来为1(即负数),则左边移入0还是1,要取决于所用的计算机系统。有的系统移入0,有的系统移入1。移入0的称为“逻辑移位”,即简单移位；移入1的称为“算术移位”。

例： a的值是八进制数113755： 
   a:1001011111101101 （用二进制形式表示）
   a>>1: 0100101111110110 (逻辑右移时)
   a>>1: 1100101111110110 (算术右移时)
   在有些系统中,a>>1得八进制数045766,而在另一些系统上可能得到的是145766。Turbo C和其他一些C
编译采用的是算术右移,即对有符号数右移时,如果符号位原来为1，左面移入高位的是1。

源代码：

复制代码代码如下:

#include <stdio.h>
main()
{
int a=0113755;
printf("%d",a>>1);
}

7、位运算赋值运算符
位运算符与赋值运算符可以组成复合赋值运算符。
   例如: &=, |=, >>=, <<=, ∧=
   例： a & = b相当于 a = a & b
         a << =2相当于a = a << 2