C語言中的位元運算符
哈囉，未來的編程巫師們！今天，我們將進入C語言中位元運算符的精彩世界。如果你是編程新手，不用擔心；我將成為你的友好導遊，一步步為你解釋一切。所以，戴上你的學習帽，我們一起深入探險吧！
什麼是位元運算符？
在我們開始之前，讓我們先了解位元運算符是什麼。想象一下，你面前有一排開關。位元運算符就像特殊的工具，能夠以有趣的方式控制這些開關——開啟或關閉它們，甚至交換它們的狀態。在計算機世界裡，這些「開關」實際上是構成我們數據的位元（0和1）。
現在，讓我們一一探索每個位元運算符。
C語言中的位元AND運算符（&）
位元AND運算符就像一個挑剔的朋友，只有當兩個輸入都同意時才會說「是」。它比較兩個數字的每個位元，只有當兩個位元都是1時才返回1。否則，它返回0。
讓我們看一個例子：
#include <stdio.h>
int main() {
unsigned int a = 60; // 60 = 0011 1100 二進制
unsigned int b = 13; // 13 = 0000 1101 二進制
printf("a & b = %d\n", a & b);
return 0;
}輸出：
a & b = 12這是怎麼回事？讓我們來解析一下：
0011 1100 (60的二進制)
& 0000 1101 (13的二進制)
----------
0000 1100 (12的十進制)看到它只在兩個數字都是1的位置保留1嗎？這就是位元AND的魔力！
位元OR（|）運算符
位元OR運算符就像一個慷慨的朋友，只要其中一個輸入同意就會說「是」。如果對應的位元至少有一個是1，它就返回1。
這裡有一個例子：
#include <stdio.h>
int main() {
unsigned int a = 60; // 60 = 0011 1100 二進制
unsigned int b = 13; // 13 = 0000 1101 二進制
printf("a | b = %d\n", a | b);
return 0;
}輸出：
a | b = 61讓我們來解析一下：
0011 1100 (60的二進制)
| 0000 1101 (13的二進制)
----------
0011 1101 (61的十進制)看到它在哪裡有1就保留1嗎？這就是位元OR！
位元XOR（^）運算符
XOR運算符就像一個喜歡事物不同的古怪朋友。如果位元不同，它返回1；如果相同，則返回0。
讓我們看看它的作用：
#include <stdio.h>
int main() {
unsigned int a = 60; // 60 = 0011 1100 二進制
unsigned int b = 13; // 13 = 0000 1101 二進制
printf("a ^ b = %d\n", a ^ b);
return 0;
}輸出：
a ^ b = 49這是發生了什麼：
0011 1100 (60的二進制)
^ 0000 1101 (13的二進制)
----------
0011 0001 (49的十進制)XOR經常被用於密碼學，因為它很容易逆轉。如果你用同一個值對一個數字進行兩次XOR，你就會得到原始數字。很酷，對吧？
左移（<<）運算符
左移運算符就像一個向左移動位元的傳送帶。它將每個位元向左移動指定的位置數。
這是它的工作原理：
#include <stdio.h>
int main() {
unsigned int a = 60; // 60 = 0011 1100 二進制
printf("a << 2 = %d\n", a << 2);
return 0;
}輸出：
a << 2 = 240讓我們來解析一下：
0011 1100 (60的二進制)
<<2 (向左移動2位)
----------
1111 0000 (240的十進制)注意到位元向左移動，新的0從右邊填充進來了嗎？此外，向左移動1位等於乘以2。所以，向左移動2位等於乘以4！
右移（>>）運算符
右移運算符就像左移的對立雙胞胎。它將位元向右移動。
讓我們看一個例子：
#include <stdio.h>
int main() {
unsigned int a = 60; // 60 = 0011 1100 二進制
printf("a >> 2 = %d\n", a >> 2);
return 0;
}輸出：
a >> 2 = 15這是發生了什麼：
0011 1100 (60的二進制)
>>2 (向右移動2位)
----------
0000 1111 (15的十進制)位元向右移動，新的0從左邊填充進來。右移動1位等於除以2（忽略餘數）。
1的補數（~）運算符
1的補數運算符就像位元的鏡子。它將每個位元從0翻轉到1，從1翻轉到0。
這是它的工作原理：
#include <stdio.h>
int main() {
unsigned int a = 60; // 60 = 0011 1100 二進制
printf("~a = %u\n", ~a);
return 0;
}輸出：
~a = 4294967235這裡發生了什麼？讓我們來解析一下：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 1100 (60的32位二進制)
~(1的補數)
----------------------------------------
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0011 (4294967235的十進制)每個0變成了1，每個1變成了0。結果看起來很大，因為我們使用的是unsigned int，它將所有這些1解釋為一個正數。
結論
就是這樣，各位！我們已經穿越了C語言中位元運算符的土地。這些強大的工具一開始可能會有點棘手，但隨著練習，你會發現它們對於處理硬件、優化代碼甚至一些酷炫的派對技巧（如果你 的派對涉及二進制數學的話）都非常有用。
記住，掌握這些運算符的關鍵是練習。嘗試使用這些運算符編寫你自己的程序。嘗試不同的數字，看看你會得到什麼結果。在你意識到之前，你將能夠輕鬆地進行位元操作！
編程愉快，願位元永遠在你一邊！
| 運算符 | 符號 | 描述 |
|---|---|---|
| AND | & | 如果兩個位元都是1，則返回1，否則返回0 |
| OR | | | 如果至少有一個位元是1，則返回1，否則返回0 |
| XOR | ^ | 如果位元不同，則返回1，如果相同，則返回0 |
| 左移 | << | 將位元向左移動指定的位置數 |
| 右移 | >> | 將位元向右移動指定的位置數 |
| 1的補數 | ~ | 將所有位元翻轉（0變成1，1變成0） |
Credits: Image by storyset