C语言中位运算符的完整用法和实际应用场景是什么？

C语言中位运算符的完整用法和实际应用场景是什么？

位运算符列表：

1. 按位与 &

   c
   unsigned int a = 0b10101010;  // 170
   unsigned int b = 0b11001100;  // 204
   unsigned int result = a & b;  // 0b10001000 (136)

2. 按位或 |

   c
   unsigned int result = a | b;  // 0b11101110 (238)

3. 按位异或 ^

   c
   unsigned int result = a ^ b;  // 0b01100110 (102)

4. 按位取反 ~

   c
   unsigned int result = ~a;      // 0b01010101 (85)

5. 左移 <<

   c
   unsigned int result = a << 2;  // 0b1010101000 (680)

6. 右移 >>

   c
   unsigned int result = a >> 2;  // 0b00101010 (42)

实际应用场景：

1. 位掩码操作

   c
   #define FLAG_A 0x01  // 00000001
   #define FLAG_B 0x02  // 00000010
   #define FLAG_C 0x04  // 00000100
   
   unsigned int flags = 0;
   
   // 设置标志位
   flags |= FLAG_A;
   flags |= FLAG_B;
   
   // 清除标志位
   flags &= ~FLAG_A;
   
   // 检查标志位
   if (flags & FLAG_B) {
       printf("FLAG_B is set\n");
   }
   
   // 切换标志位
   flags ^= FLAG_C;

2. 位域操作

   c
   struct BitField {
       unsigned int flag1 : 1;
       unsigned int flag2 : 1;
       unsigned int value : 6;
   };

3. 快速计算

   c
   // 乘以2的幂
   int x = 5;
   int result = x << 3;  // x * 8 = 40
   
   // 除以2的幂
   int result = x >> 2;  // x / 4 = 1
   
   // 判断奇偶
   if (x & 1) {
       printf("Odd\n");
   } else {
       printf("Even\n");
   }

4. 数据压缩

   c
   // 将两个8位值打包成16位
   uint8_t low = 0xAB;
   uint8_t high = 0xCD;
   uint16_t packed = (high << 8) | low;  // 0xCDAB
   
   // 解包
   uint8_t extracted_low = packed & 0xFF;
   uint8_t extracted_high = (packed >> 8) & 0xFF;

5. 哈希计算

   c
   unsigned int hash = 0;
   for (int i = 0; i < len; i++) {
       hash = (hash << 5) ^ str[i];
   }

注意事项：

• 有符号数的右移行为依赖于实现
• 位运算优先级低于比较运算符
• 避免对负数进行位运算
• 移位次数不能超过或等于类型的位数