C語言中的按位移動及其簡單應用
在C語言中按位左移用”<<”表示，按位右移用”>>”表示。
按位左移和按位右移運算經常被用來替換乘二和除二運算，但是要注意，這兩者之間並不完全等價。下面就分析一下：
首先明確，按位移動分為邏輯移動和算術移動，具體就是：邏輯左移、算術左移；邏輯右移、算術右移。
算術左移、算術右移、邏輯左移、邏輯右移的操作如下圖：
可以看到，邏輯左移=算術左移：都是左移然后右邊補零
算術右移和邏輯右移有所區別：邏輯右移是右移並且左邊補0，而算術左移是右移並且左邊補1（也就是補符號位）
在C語言中：左移采用的邏輯左移（和算術左移的效果相同）和算術右移。由於算術左移和邏輯左移的效果相同，所以我們可以認為，C語言中采用的是算術移動（對於有符號數而言）。
那么算術左移、算術右移和乘二、除二運算結果是否一致呢？
先來看左移：
先給出結論：無論是正數還是負數，只要結果不溢出（也就是不超過取值范圍）結果就是乘2。
比如：
輸出為：
對於結果溢出的（也就是超出取值范圍的），比如：
輸出為：
發現沒，兩個結果都不對，因為char是8位的，表示范圍為-128~127，結果產生溢出了。那為什么會產生這樣的結果呢？
a = 65. 二進制位：0100 0001
邏輯左移一位結果為： 1000 0010 ，我們發現，這個數的符號位變成了1，也就是負數了，就是-126。細心的人也會發現，理想結果130、實際結果 -126、27，這三者之間貌似有某種聯系，的確有聯系，這里就不深究了。
再來看看右移：
先給結論：首先，右移，並不會造成結果溢出的情況。對於正數，放心大膽地去右移吧，結果都相當於除二；但是對於負數，結果不一定相等，最好不要用右移代替除二。
比如：對於正數
輸出為：
結果都是正確的。
但是對於負數，比如：
輸出為：
可以看到對於偶數的結果是正確的。但是對於奇數，結果的絕對值比除二的結果的絕對值大1。
那么能否實現邏輯右移呢？
上面提到了C語言中采用的是算術右移，那么有沒有辦法實現邏輯右移呢？可以的。
我們需要注意一下無符號數，無符號數並沒有符號位，所以對無符號數進行的位移都是邏輯位移。對於一個有符號數，如果我們想對他進行邏輯右移，那么我們可以先將該數轉換成對應對的無符號數，然后再進行右移操作。
比如對於char a = -6。
二進制位 1111 1010
如果是算術右移，結果應該為： 1111 1101 也就是-3
如果是邏輯右移，結果應該為： 0111 110 也就是125
下面我們驗證一下:
輸出為：
正確
位移運算的簡單應用
有這樣一個題，要求是將一個int型的數據轉換成二進制和16進制的字符串輸出。
比如對於整型量456789
我們要輸出：（空格不用了）
00000000 00000110 11111000 01010101
0x0006F855
對於求二進制，該數在內存中就是二進制的表示，我們只需要把每一位變成字符然后存到字符數組中即可，方法就是按位與和位移相結合，比如我們想得到第一個位（最高位），那么我們可以先按位與上10000000 00000000 00000000 00000000 然后將結果按位右移31位（需要注意，應該是采用邏輯右移，而不是算術右移，也就是前面要補0，而不是補1，方法是上面提到的，先將該數轉換成無符號數），就得到了第一位的值，之后轉換成字符即可。
對於求16進制，我們則需要以四個二進制位為一個單位，方法類似，思路就是想辦法把當前要轉換的四個二進制位移動到最低四位，因此我們可以用一個char來保存8位二進制，然后想辦法把高四位置為0，把待轉換的四位放到第四位。
比如說，我們現在想轉換標紅的部分
00000000 00000110 11111000 01010101
應該是轉換成F，那么怎么轉換呢？
首先我們先將該數左移16位，也就是4*4位，改數就變成了
11111000 01010101 00000000 00000000
然后我們在右移28位，也就是32-4位（特別注意，這里應該是邏輯右移，而不是算術右移，也就是要保證前面補0，而不是補1，方法就是上面提到的，先將該數轉換成無符號數，然后再右移）
結果為：
00000000 00000000 00000000 00001111
最后在用char類型將數據的低8位截斷，並轉換成字符F即可。
源代碼如下：
#include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> char *get_bin_string(int num) { unsigned int u_num = (unsigned int)num; char *buffer = (char *)malloc(33); if(buffer == NULL) return NULL; buffer[32] = '\0'; int i = 0; for(;i < 32;i++) { unsigned int temp = u_num &(1<<(31 - i)); temp = temp>>(31-i); buffer[i] = temp == 0 ? '0':'1'; } return buffer; } char *get_hex_string(int num) { unsigned int u_num = (unsigned int)num; char *buffer = (char *)malloc(11); if(buffer == NULL) return NULL; //填寫固定的部分 buffer[0] = '0'; buffer[1] = 'x'; buffer[10] = '\0'; char *temp = buffer + 2; int i = 0; for(;i < 8;i++) { unsigned int af = u_num<<(4 * i); af = af >> 28; temp[i] = (char)(u_num<<(4 * i)>>28); temp[i] = temp[i] < 10 ? temp[i] + 48 :temp[i] + 55; } return buffer; } int main() { int num = 456789; char *bin = get_bin_string(num); char *hex = get_hex_string(num); printf("二進制為：%s\n",bin); printf("十六進制為：%s\n",hex); free(hex); free(bin); return 0; }
最后再強調一下，右移的時候一定要考慮清楚，我們是想要前面補0還是補1，也就是采用邏輯右移還是算術右移，如果是采用邏輯右移，要先將該數轉換成無符號數。
就到這里了。
最后附上word文件和源代碼文件
鏈接：http://pan.baidu.com/s/1nuYBXjj 密碼：5huf
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