逍遥自在学C语言 | 位运算符^的高级用法

浮生一日

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

#include <stdio.h>
​
int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    printf("交换前: a = %d, b = %d\n", a, b);
    a ^= b;
    b ^= a;
    a ^= b;
    printf("交换后: a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

• 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

#include <stdio.h>
​
int main()
{
    int x = 10;
    int y = -20;
    if ((x ^ y) < 0)
    {
        printf("x 和 y符号相反\n");
    }
    else
    {
        printf("x 和 y符号相同\n");
    }
    return 0;
}

• 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

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

• 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

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

• 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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