在《C语言之结构体》的最后，我们提到了有关位域的概念，我们可以发现C语言强大到精准到位的控制能力。这篇我们就来讲讲位操作。

C语言不仅可以按位存储，也可以进行一些操作。在这之前，我们来回顾一下，C语言的逻辑运算符。

实际上，C语言的逻辑运算符是有返回值的，只不过这个返回值有些特殊，是布尔类型的(C++中才有)。而C语言中是没有明确规定存在布尔类型，所以C语言中就用底层来实现——1代表True，0代表False。

因此：

a = 50;
a == 50;

第二行的返回值就是1(True)。

而：

a = 50; b = 100;
a == 50 && b == 50;

第二行的返回值就是0(False)。

正因为是这种实现方式，因此在制造恒循环的时候，可以这么写：

while 1

1这个表达式就相当于True，等价于这个表达式永远都是返回True，循环永远得以执行。

位运算

C语言中，位操作通常都是针对二进制。因此，和逻辑运算符有点类似：

按位取反

按位取反实际上就是 1 变 0，0 变 1。

举个例子：

$\begin{array}{ccc} _{按位取反}&11110000\\ \hline&00001111\\ \end{array}$

按位与

按位与就是全 1 则 1，有 0 则 0。

举个例子：

$\begin{array}{ccc}&11001100\\_{按位与}&11110000\\\hline&11000000\end{array}$

按位异或

按位异或就是同则为 0，不同为 1。

举个例子：

$\begin{array}{ccc}&11001100\\_{按位异或}&11110000\\\hline&00111100\end{array}$

按位或

按位或就是有 1 则 1，全 0 则 0。

举个例子：

$\begin{array}{ccc}&11001100\\_{按位或}&11110000\\\hline&11111100\end{array}$

和赋值号结合

除了按位取反是单目运算符，其余的三个都可以和赋值号结合，可以使代码更加简洁：

//Example 01
# include <stdio.h>

int main(void)
{
    int plus = 0b11110000;
    int ori1 = 0b11001100;
    int ori2 = 0b11001100;
    int ori3 = 0b11001100;
    
    ori1 &= plus;
    ori2 ^= plus;
    ori3 |= plus;
    
    printf("ori1 = 0x%x\n", ori1);
    printf("ori2 = 0x%x\n", ori2);
    printf("ori3 = 0x%x\n", ori3);
    
    return 0;
}

结果为：

//Consequence 01
ori1 = 0xc0
ori2 = 0x3c
ori3 = 0xfc

转成二进制：

//Consequence 01 in Binary
ori1 = 0b11000000
ori2 = 0b00111100
ori3 = 0b11111100

移位运算符

除了上述的逻辑位运算以外，C语言还提供了移位运算符。

左移

左移运算符(<<)就是将二进制向左移动若干位。

比如：

0b11001101 << 2;//左移2位

$\begin{array}{ccc}_{<<2}&11001101\\\hline&001101\color{red}00\end{array}$

可以看到，左边移出的数据直接舍弃，右边不足的用 0 补齐。

右移

右移运算符(>>)和左移同理。

比如：

0b11001101 >> 2;//右移2位

$\begin{array}{ccc}_{>>2}&11001101\\\hline&\color{red}00\color{black}110011\end{array}$

实际应用

由于二进制只有 0 和 1 两个数字，正好对应电路的“通”和“断”两种状态。因此在工控或家电领域使用十分广泛。而配合位操作则可以实现电路控制。不过你是没办法对其中的一个位进行单独的控制的，因此，在这之前，我们要先了解下掩码。

掩码

掩码就是一串数字，通过和目标数字的按位操作，来实现对一个或多个位的操作，但不影响其它位。

比如一个 8 核的CPU，我们要通过掩码来控制核心的开关：

$\begin{array}{ccc}&核心1&核心2&核心3&核心4&核心5&核心6&核心7&核心8\\\hline&0&0&0&0&0&0&0&0\end{array}$

现在要打开核心4，但是不能直接控制第 4 个 0，那就需要通过掩码来解决：

$\begin{array}{ccc}&核心1&核心2&核心3&核心4&核心5&核心6&核心7&核心8\\\hline&0&0&0&0&0&0&0&0\\_{按位或}&0&0&0&1&0&0&0&0\\\hline&0&0&0&1&0&0&0&0\end{array}$

按位或运算时用的 00010000 就是我们说的掩码。

关闭位

假设我们现在想要关闭核心 4，那我们可以这样：

$\begin{array}{ccc}&核心1&核心2&核心3&核心4&核心5&核心6&核心7&核心8\\\hline&0&0&0&1&0&0&0&0\end{array}$

$\begin{array}{ccc}掩码\\_{按位取反}&00010000\\\hline&11101111\end{array}$

然后将取反的掩码：

$\begin{array}{ccc}&核心1&核心2&核心3&核心4&核心5&核心6&核心7&核心8\\\hline&0&0&0&1&0&0&0&0\\_{按位与}&1&1&1&0&1&1&1&1\\\hline&0&0&0&0&0&0&0&0\end{array}$

有人可能会问了，为啥要多此一举来取反呢？直接将掩码设置为 11101111不就可以了吗？

这里其实是有个规定，就是掩码中的 1 通常都是对应被控制的那一位。

配合位操作，可以实现很多的玩法，这里就不一一列举了，自己可以去探索一下。