本节书摘来自异步社区《嵌入式Linux与物联网软件开发——C语言内核深度解析》一书中的第2章，第2.2节，作者朱有鹏 , 张先凤，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

2.2　常用位操作符

2.2.1　位与（&）

位与就是对数的二进制位进行运算。两个数每个二进制位的运算规则按照如下规则运算。该规则就是其真值表。

& 0 1
0 0 0
1 0 1
从其运算规则（真值表）可以看出，只有1和1进行与运算的结果是1，其余的全是0。如果我们将1当做真，0当做假的话，按照与运算的要求，两个为真才为真，只要有一个为假就为假。好了，我们看下面一个例子。

3 & 5 = ?

分析可知这两个是十进制数，所以先把这两个数都转化为二进制数。

3转化二进制：0b0011

5转化二进制：0b0101

将这两个数的二进制形式按照上面的运算规则进行按位与运算。

0b0011 (3)
&    0b0101 (5)
=    0b0001 (1)

将得到的二进制结果0b0001变为十进制，十进制结果为1。

所以可以得出结论：`javascript
3 & 5 = 1。

扩展：&（按位与）和&&（逻辑与）的区别

&&（逻辑与）是将要运算的两个数看做一个整体，而这个整体如果是0，则该数被定义成逻辑假（0）；如果该数不为0（不管是正的还是负的），则被定义成逻辑真（1）。来看几个小例子。

3 && 5 = ?

分析：3（逻辑真），5（逻辑真），真 && 真 = 真，所以结果为真，即```javascript
3 &`
& 5 = 1。

3 && 0 = ?

分析：3（逻辑真），0（逻辑假），真 && 假 = 假，所以结果为假，即`javascript
3 && 0 = 0。

3 && -5 = ?

分析：3（逻辑真）， -5（逻辑真），真 && 真 = 真，所以结果为真，即```javascript
3
&& -5 = 1。

2.2.2　位或（|）

对两个数的二进制位进行或运算，其真值表如下。

| 0 1
0 0 1
1 1 1
从其真值表可以看出，只有0和0进行或运算的结果是0，其余的全是1。对于位或运算来说，运算的两个位，只要有一个为1结果就为1，否则都为0。如下面这个例子。

3 | 5 = ?

将十进制转化为二进制。

3转化为二进制：0b0011

5转化为二进制：0b0101

对这两个数的二进制形式按照上面的运算规则进行按位或运算。

0b0011 (3) 
|    0b0101 (5)
=    0b0111 (7)

将二进制结果0b0111转化为十进制，十进制结果为7。

所以可以得出结论：3 | 5 = 7。

扩展：|（按位或） 和 ||（逻辑或）的区别

||（逻辑或）是将要运算的两个数都看成一个整体，而这个整体如果是0，则该数被定义成逻辑假（0）；如果该数不为0（不管是正的还是负的），则被定义成逻辑真（1）。来看下面这个小例子。

3 || 5 = ?

分析：3（逻辑真），5（逻辑真），真 || 真 = 真，所以结果为真，即3 || 5 = 1。

0 || 0 = ?

分析：0（逻辑假），0（逻辑假），假 || 假 = 假，所以结果为假，即0 || 0 = 0。

3 || -5 = ?

分析：3（逻辑真） -5（逻辑真），真 || 真 = 真，所以结果为真，即3 || -5 = 1。

2.2.3　位取反（~）

位取反就是将操作数的二进制位逐个按位取反（1变成0，0变成1），其真值表如下。

~0 = 1
~1 = 0

从上真值表中不难发现规律，取反后，1变0，0变1，比如下面这个例子。

~10 = ？

将十进制转化为二进制。

10转化为二进制：0b1010

对操作数的二进制形式按位取反。此处为了方便说明，暂时不考虑更高位补齐。实际编程位取反时要考虑取反的数的数据类型，然后在高位补足0，这时0会在取反时变为1。

~    0b1010 (10)
     0b0101 (5)

将二进制结果0b0101转化为十进制，结果为5。

所以可以得出结论：~10 = 5

扩展：~（按位取反） 和 !（非）的区别

!（非）是将操作数看成一个整体，而这个整体如果是0，则该数被定义成逻辑假（0）；如果该数不为0（不管是正的还是负的），则被定义成逻辑真（1）。来看几个小例子。

!10 = ?

分析：10（逻辑真） 非真就是假，所以结果为假，即!10 = 0。

!0 = ?

分析：0（逻辑假） 非假就是真，所以结果为真，即!0 = 1。

!(-10) = ?

分析：-10（逻辑真） 非真就是假，所以结果为假，即!(-10) = 0。

2.2.4　位异或（^）

位异或就是将两个数的二进制位进行位异或运算。位运算的真值表如下。

^    0    1
0    0    1
1    1    0

从其运算规则（真值表）可以看出，两个位如果相等，结果为0，不等则结果为1。比如下面的例子。

3 ^ 5 = ?

将十进制转化为二进制。

3转化为二进制：0b0011

5转化为二进制：0b0101

将这两个数的二进制形式按照上面的运算规则进行按位与运算。

0b0011 (3)
^    0b0101 (5)
=    0b0110 (6)

将二进制结果0b0110转为十进制，十进制结果为6。

0b0110转化为十进制：6

所以可以得出结论：3 ^ 5 = 6。

2.2.5　左移位（<<）

左移位就是将一个操作数的各二进制位全部左移若干位，左边移出去的二进制位丢弃，右边空出的二进制位补0。话不多说，来看个例子。

5 << 2 = ?

将十进制化为二进制。

5转化为二进制：0b00000101

对操作数0b00000101开始进行左移位两次。

0b00000101 (5)

第一次左移位　0b00001010 (10) = 5 * 2

第二次左移位　0b00010100 (20) = 10 * 2

将二进制结果0b00010100转为十进制，十进制结果为20。

所以可以得出结论：5 << 2 = 20。在这个移位的过程中，我们也发现了一个规律，每进行一次左移位操作，得到的结果是原操作数的一倍（x << n = x * 2^n）。

2.2.6　右移位（>>）

右移位就是将一个操作数的各二进制位全部右移若干位，左边的二进制位补0或者补1（如果操作数是无符号数或有符号正数就补0，如果是有符号负数就补1），右边的二进制位丢弃。话不多说，来看例子。

5 >> 2 = ? (-5) >> 2 = ?

将十进制转化为二进制。

5转化为二进制：0b00000101

-5转化为二进制：0b11111011

对操作数0b00000101开始进行右移位两次。

0b00000101 (5)        0b11111011 (-5)

第一次右移位：0b00000010 (2) = 5 / 2　　0b11111101 (-3)

第二次右移位：0b00000001 (1) = 2 / 1　　0b11111110 (0)

将得出的结果（二进制）还原成十进制形式。

0b00000001转化为十进制：1

0b11111110转化为十进制：0 （按照负数解析）

所以可以得出结论：5 >> 2 = 1。在这个移位的过程中，我们也同样发现了一个规律，每进行一次右移位操作，得到的结果是原操作数的一半（x >> n = x / 2^n）。