逍遥自在学C语言 | 位运算符^的高级用法

前言

在上一篇文章中，我们介绍了|运算符的高级用法，本篇文章，我们将介绍^ 运算符的一些高级用法。

一、人物简介

• 第一位闪亮登场，有请今后会一直教我们C语言的老师 —— 自在。
  

• 第二位上场的是和我们一起学习的小白程序猿 —— 逍遥。
  

二、交换两个变量的值

1. #include <stdio.h>
3. int main()
4. {
5.     int a = 10;
6.     int b = 20;
7.     printf("交换前: a = %d, b = %d\n", a, b);
8.     a ^= b;
9.     b ^= a;
10.     a ^= b;
11.     printf("交换后: a = %d, b = %d\n", a, b);
12.     return 0;
13. }

复制代码

• 两个相同的数，异或结果为0
  
• 第一次的a ^= b 等价于 a = a ^ b
  
• b ^= a 此时等价于 b = b ^ a ^ b ,结果为 b = a
  
• 第二次的a ^= b 此时等价于 a = a ^ b ^ a，结果为 a = b
  
• 这样a和b的数值就进行了交换
  

三、判断两个变量的符号是否相同

1. #include <stdio.h>
3. int main()
4. {
5.     int x = 10;
6.     int y = -20;
7.     if ((x ^ y) < 0)
8.     {
9.         printf("x 和 y符号相反\n");
10.     }
11.     else
12.     {
13.         printf("x 和 y符号相同\n");
14.     }
15.     return 0;
16. }

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• 有符号数的最高位是符号位，0表示正数，1表示负数
  
• 如果两个有符号数的最高位相同，则最高位异或结果为0，反之则为1
  

四、将一个数的某些位翻转

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4.     unsigned int num = 12; // 0b1100
5.     unsigned int mask = 7; // 0b0111
6.     unsigned int result = num ^ mask; // 0b1011
7.     printf("原始数据: %u\n", num);
8.     printf("掩码: %u\n", mask);
9.     printf("位翻转后: %u\n", result);
10.     return 0;
11. }

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• num的二进制表示为1100，mask的二进制表示为0111
  
• 从低位往高位数，num和mask第三位相同，都为1，所以这一位的异或结果为0
  
• 最终的结果为1011
  

五、求两个数的平均数

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4.   int a = 15;        // 0b1111
5.   int b = 5;        // 0b0101
6.   int avg = (a&b) + ((a^b)>>1);
7.   printf(" %d 和 %d 的平均数为 %d\n", a, b, avg);
8.   return 0;
9. }

复制代码

• a的二进制表示为1111，b的二进制表示为0101
  
• 按位与（&）运算后得到两者相同的部分0101
  
• 按位异或（^）运算后得到两者不同的部分1010
  
• （a ^ b）>> 1，等价于（a ^ b)/2，也就是将两者不同的部分除以2
  
• 相同的部分，加上二分之一不同的部分，就得到两个数的平均数
  

小结

通过这篇文章，我们学会了用位运算符^的4种高级用法

1、交换两个变量的值
2、判断两个变量的符号是否相同
3、将一个数的某些位翻转
4、求两个数的平均数

在下一篇文章中，我们将介绍位运算符~的一些高级用法。
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