邏輯電路與邏輯運算

原創

2020-02-20 19:50

在數字電路，我們經常會遇到邏輯電路，而在 C 語言中，我們則經常用到邏輯運算。二者在原理上是相互關聯的，我們在這裏就先簡單介紹一下，隨着學習的深入，再慢慢加深理解。

首先，在“邏輯”這個概念範疇內，存在真和假這兩個邏輯值，而將其對應到數字電路或 C 語言中，就變成了“非 0 值”和“0 值”這兩個值，即邏輯上的“假”就是數字電路或C 語言中的“0”這個值，而邏輯“真”就是其它一切“非 0 值”。

然後，我們來具體分析一下幾個主要的邏輯運算符。我們假定有 2 個字節變量：A 和 B，二者進行某種邏輯運算後的結果爲 F。

以下邏輯運算符都是按照變量整體值進行運算的，通常就叫做邏輯運算符：

邏輯運算符	說明
&& 邏輯與	F = A && B，當 A、B 的值都爲真（即非 0 值，下同）時，其運算結果 F爲真（具體數值爲1，下同）；當 A、B 值任意一個爲假（即 0，下同）時，結果 F 爲假（具體數值爲 0，下同）。
\|\| 邏輯或	F = A \|\| B，當 A、B 值任意一個爲真時，其運算結果 F 爲真；當 A、B 值都爲假時，結果 F 爲假。
! 邏輯非	F = !A，當 A 值爲假時，其運算結果 F 爲真；當 A 值爲真時，結果 F 爲假。

以下邏輯運算符都是按照變量內的每一個位來進行運算的，通常就叫做位運算符：

邏輯運算	說明
& 按位與	F = A & B，將 A、B 兩個字節中的每一位都進行與運算，再將得到的每一位結果組合爲總結果 F，例如 A = 0b11001100，B = 0b11110000，則結果 F 就等於 0b11000000。
\| 按位或	F = A \| B，將 A、B 兩個字節中的每一位都進行或運算，再將得到的每一位結果組合爲總結果 F，例如 A = 0b11001100，B = 0b11110000，則結果 F 就等於 0b11111100。
~ 按位取反	F = ~A，將 A 字節內的每一位進行非運算（就是取反），再將得到的每一位結果組合爲總結果 F，例如 A = 0b11001100，則結果 F 就等於 0b00110011；這個運算符我們在前面的流水燈實驗裏已經用過了，現在再回頭看一眼，是不是清楚多了。
^ 按位異或	異或的意思是，如果運算雙方的值不同（即相異）則結果爲真，雙方值相同則結果爲假。在 C 語言裏沒有按變量整體值進行的異或運算，所以我們僅以按位異或爲例，F = A ^ B，A = 0b11001100，B = 0b11110000，則結果 F 就等於 0b00111100。