C# 位运算和位移运算符
- 种类丰富的运算符：C# 提供了多种位运算符（如位取反
~、位与&、位或|、位异或^）和位移运算符（如位左移<<和位右移>>）。 - 运算的基础原理：这些运算符在整数的二进制级别上操作，例如位或和位与分别在相应位上执行逻辑或和逻辑与。
- 位移运算的效果：位左移
<<相当于乘以 2 的幂次，而位右移>>相当于除以 2 的幂次并 取整。
- 运算符种类：C# 提供了多种位运算和位移运算符，如位取反（
~）、位与（&）、位或（|）、位异或（^）、位左移（<<）和位右移（>>）。 - 位运算原理：位运算符在整数的二进制级别上操作，例如位或（
|）和位与（&）分别在相应位上执行逻辑或和逻辑与运算。 - 位移操作效果：位左移（
<<）相当于乘以 2 的幂次，位右移（>>）则相当于除以 2 的幂次，且结果取整。
位运算和位移运算符用于对整数（如 int、long 等）和布尔数据进行位级操作。这些运算符在实际情况中并不常用。
如果您有兴趣探索更多，请访问 位运算的实际应用。
C# 中可用的位运算和位移运算符列在下面。
C# 位运算符列表
| 运算符 | 运算符名称 |
|---|---|
~ | 位取反 |
& | 位与 |
| | 位或 |
^ | 位异或 (XOR) |
<< | 位左移 |
>> | 位右移 |
位或
位或运算符由 | 表示。它对两个操作数的相应位执行位或运算。如果任一位是 1，结果就是 1。否则结果为 0。
如果操作数的类型是 bool，位或运算等价于它们之间的逻辑或运算。
例如，
14 = 00001110（二进制）
11 = 00001011（二进制）
14 和 11 之间的位 OR 运算：
00001110
00001011
--------
00001111 = 15（十进制）
示例 1：位或
using System;
namespace Operator
{
class BitWiseOR
{
public static void Main(string[] args)
{
int firstNumber = 14, secondNumber = 11, result;
result = firstNumber | secondNumber;
Console.WriteLine("{0} | {1} = {2}", firstNumber, secondNumber, result);
}
}
}
当我们运行程序时，输出将是：
14 | 11 = 15
位与
位与运算符由 & 表示。它对两个操作数的相应位执行位与运算。如果任一位是 0，结果就是 0。否则结果为 1。
如果操作数的类型是 bool，位与运算等价于它们之间的逻辑与运算。
例如，
14 = 00001110（二进制）
11 = 00001011（二进制）
14 和 11 之间的位与运算：
00001110
00001011
--------
00001010 = 10（十进制）
示例 2：位与
using System;
namespace Operator
{
class BitWiseAND
{
public static void Main(string[] args)
{
int firstNumber = 14, secondNumber = 11, result;
result = firstNumber & secondNumber;
Console.WriteLine("{0} & {1} = {2}", firstNumber, secondNumber, result);
}
}
}
当我们运行程序时，输出将是：
14 & 11 = 10
位异或
位异或运算符由 ^ 表示。它对两个操作数的对应位进行位异或操作。如果对应位是相同的，结果为 0。如果对应位是不同的，结果为 1。
如果操作数的类型为 bool，位异或运算等同于它们之间的逻辑异或运算。
例如，
14 = 00001110（二进制）
11 = 00001011（二进制）
14 和 11 之间的位异或操作：
00001110
00001011
--------
00000101 = 5（十进制）
如果你想了解更多关于位异或的使用，可以访问 The Magic of XOR
示例 3：位异或
using System;
namespace Operator
{
class BitWiseXOR
{
public static void Main(string[] args)
{
int firstNumber = 14, secondNumber = 11, result;
result = firstNumber ^ secondNumber;
Console.WriteLine("{0} ^ {1} = {2}", firstNumber, secondNumber, result);
}
}
}
当我们运行程序时，输出将是：
14 ^ 11 = 5
位补码
位补码运算符由 ~ 表示。它是一元运算符，即只对一个操作数操作。~ 运算符反转每一位，即将 1 变为 0，将 0 变为 1。
例如，
26 = 00011010（二进制）
对 26 进行位补码操作：
~ 00011010 = 11100101 = 229（十进制）
示例 4：位补码
using System;
namespace Operator
{
class BitWiseComplement
{
public static void Main(string[] args)
{
int number = 26, result;
result = ~number;
Console.WriteLine("~{0} = {1}", number, result);
}
}
}
当我们运行程序时，输出将是：
~26 = -27
当我们期望输出 229 时，为什么得到 -27 呢？
这是因为我们期望的二进制值 11100101 实际上是 -27 的二进制补码表示。在计算机中，负数用二进制补码表示。
对于任何整数 n，n 的二进制补码将是 -(n+1)。
二进制补码
| 十进制 | 二进制 | 二进制补码 |
|---|---|---|
| 0 | 00000000 | -(11111111 + 1) = -00000000 = -0（十进制） |
| 1 | 00000001 | -(11111110 + 1) = -11111111 = -256（十进制） |
| 229 | 11100101 | -(00011010 + 1) = -00011011 = -27 |
二进制补码中溢出值会被忽略。
26 的位取反是 229（十进制），而 229 的 2 进制补码是 -27。因此输出是 -27 而不是 229。
位左移
位左移运算符由 << 表示。<< 运算符将数字向左移动指定位数。最不重要的位补零。
在十进制中，它相当于
num * 2的bits次方
例如，
42 = 101010（二进制）
对 42 进行位左移操作：
42 << 1 = 84（二进制 1010100）
42 << 2 = 168（二进制 10101000）
42 << 4 = 672（二进制 1010100000）
示例 5：位左移
using System;
namespace Operator
{
class LeftShift
{
public static void Main(string[] args)
{
int number = 42;
Console.WriteLine("{0}<<1 = {1}", number, number<<1);
Console.WriteLine("{0}<<2 = {1}", number, number<<2);
Console.WriteLine("{0}<<4 = {1}", number, number<<4);
}
}
}
当我们运行程序时，输出将是 ：
42<<1 = 84
42<<2 = 168
42<<4 = 672
位右移
位右移运算符由 >> 表示。>> 运算符将数字向右移动指定位数。第一个操作数向右移动第二个操作数指定的位数。
在十进制中，它相当于
floor(num / 2的bits次方)
例如，
42 = 101010（二进制）
对 42 进行位右移操作：
42 >> 1 = 21（二进制 010101）
42 >> 2 = 10（二进制 001010）
42 >> 4 = 2（二进制 000010）
示例 6：位右移
using System;
namespace Operator
{
class LeftShift
{
public static void Main(string[] args)
{
int number = 42;
Console.WriteLine("{0}>>1 = {1}", number, number>>1);
Console.WriteLine("{0}>>2 = {1}", number, number>>2);
Console.WriteLine("{0}>>4 = {1}", number, number>>4);
}
}
}
当我们运行程序时，输出将是：
42>>1 = 21
42>>2 = 10
42>>4 = 2