C中~和&二元运算符的含义是什么[重复]答案

【问题标题】：What is the signification of ~ and & binary operator in C [duplicate]C中~和&二元运算符的含义是什么[重复]
【发布时间】：2020-05-26 23:34:29
【问题描述】：

我最近不得不在 c 中使用 sbrk() 函数我必须计算我将用于在内存中分配空间的大小。经过一番研究，我发现了这行代码：

size_t calc_size = ((size) + ((4096) - 1)) & ~((4096) - 1);

尽管我搜索了理解运算符“~”和“&”的含义，但我在 c 中的水平很平均，但我找不到明确的解释，确切地说是 ~ 运算符。您能帮我了解正在执行的操作吗？

【问题讨论】：

这能回答你的问题吗？ How does the bitwise complement operator (~ tilde) work?
至于代码本身的作用，基本上是四舍五入到最近的4K边界。（4096 是 2¹²，这意味着它是一个 1 后跟 12 个二进制零，所以 4096-1 是一个有 12 个二进制 1 的数字。它的补码 ~ 是相反的，所以用它与 & 进行与运算得到 12结果的最低位为零。预先加法使其向上而不是向下舍入。）

标签： c

【解决方案1】：

尽管我搜索了解运算符“~”和“&”的含义，

它们分别是按位非和按位与运算符。它们与逻辑非 (!) 和逻辑与 (&&) 的不同之处在于它们作用于每个单独的位（因此得名）。还有按位或 (|) 和异或 (^) 运算符。例子：

int a = 0x5A;      // a = 01011010
int b = ~a;        // b = 10100101, i.e. bits of a inverted
int c = a & b;     // c = 00000000, i.e. bits of a and b ANDed together
int d = a | b;     // d = 11111111, i.e. bits of a and b ORed together
int e = a ^ 0x3D;  // e = 01100110, i.e. bits of a XORed with 00111100

您能帮我了解正在执行的操作吗？

代码将size转换为4096的倍数。sbrk()函数调整分配给进程的内存量，4 KB是典型的虚拟内存页面大小，因此增加内存是有意义的4K 增量。这里的想法似乎是在请求的size 上加上4095，这样即使是1 字节的请求也会提升为整个4096 字节的块，然后消除低位，从而得到4K 的倍数。为了更好地理解这一点，请为size 插入一些不同的值，然后看看你得到的calc_size 的值。

【讨论】：

【解决方案2】：

~ 是按位非运算符。它反转其操作数中的所有位。

至于在这个表达式的上下文中是什么意思：

size_t calc_size = ((size) + ((4096) - 1)) & ~((4096) - 1);

这会将size 向上取整到最接近的 4096 倍数。

首先让我们看看~((4096) - 1) 使用二进制表示。 4096 是：

0001000000000000

（为简单起见，我只显示最低的 16 位。任何高阶位都与最左边的位相同）。现在减 1：

0000111111111111

并申请~:

1111000000000000

此值随后用作清除最低 12 位的位掩码，即结果将是 4096 的倍数。

之后，将 4095 添加到 size。如果它已经是 4096 的倍数，这将导致仅设置掩码将删除的低 12 位。如果不是，则加法将进位到第 13 位，向上舍入，掩码再次删除低位。

【讨论】：

只是一个小注解：'After that' 意味着二元运算符的右操作数在左操作数之前计算，但实际上这是定义的实现...

【解决方案3】：

& 是 AND 位运算符。它的工作原理是这样的：

  0101
  0011
= 0001

和&&的逻辑是一样的，只不过是一点一点的操作。

~ 是 NOT 位运算符，方式相同：

  0111
= 1000

【讨论】：