#位运算# #Linux调试# #GDB#
前言
本篇笔记梳理C语言底层核心位运算全部考点，同时配套Linux开发必备的GDB调试工具完整操作指南。位运算常用于嵌入式底层寄存器操作、数据加密、数值交换；GDB是定位段错误、逻辑bug的核心工具，期末笔试、嵌入式面试均高频考察，内容精简贴合考试与实操需求。
一、位运算符基础
1. 六大位运算规则
运算符 名称 运算规则
& 按位与 全1出1，有0出0
| 按位或
^ 按位异或 二进制位相同为0，相异为1
~ 按位取反 1变0，0变1，唯一单目位运算符
<< 左移 整体左移n位，低位补0，等价乘以
>> 右移 无符号数高位补0；有符号数高位补符号位，等价除以
2. 位运算优先级（从高到低）
~ > << 、 >> > & > ^ > |
注意：位运算优先级低于加减乘除，复杂表达式建议手动加括号避免逻辑错误。
二、位运算经典实操代码（考试必考）
1. 数字指定二进制位置置1
// 将num的第n位设置为1，其余位保持不变
num = num | (1 << n);
原理： 1 << n 构造掩码，仅第n位为1，或运算强制置1。
2. 数字指定二进制位清0
// 将num的第n位设置为0，其余位保持不变
num = num & ~(1 << n);
原理： ~(1 << n) 构造掩码，仅第n位为0，与运算强制清0。
3. 不借助中间变量交换两个整数
方案1：异或法（推荐，无溢出）
a = a ^ b;
b = a ^ b;
a = a ^ b;
方案2：加减法（存在大数溢出缺陷）
a = a + b;
b = a - b;
a = a - b;
三、程序调试两种方案
1. printf打印调试（简易入门）
在代码关键流程插入 printf() 打印变量、执行标记，通过输出内容判断程序运行逻辑。
优点：无需额外工具，上手零成本；
缺点：复杂程序需要频繁增删打印语句，调试效率低。
2. GDB调试工具（Linux嵌入式必备）
GDB是GNU官方开源代码调试工具，专门用于定位逻辑错误、段错误。
（1）编译带调试信息程序
编译时追加 -g 参数，向可执行文件写入源码调试信息：
gcc main.c -g
（2）启动GDB
gdb ./a.out
（3）核心常用指令汇总
指令 全称 功能
l list 查看程序源代码
b 行号 break 在指定代码行设置断点
r run 从头运行程序，遇到断点暂停
n next 单步执行下一行，不进入函数内部
s step 单步执行，跟进函数内部代码
p 变量名 print 实时查看当前变量存储的值
where - 定位段错误崩溃的代码位置
q quit 退出GDB调试终端
（4）两大适用场景
1. 排查逻辑错误：单步跟踪变量变化，定位判断、循环逻辑漏洞；
2. 排查段错误：空指针、数组越界、非法内存访问，使用 where 一键定位崩溃行。
小结
1. 位运算核心：移位实现乘除2、与或异或实现二进制位修改，异或交换数字是笔试高频编程题；
2. 移位区分有符号/无符号数据，负数右移高位补符号位，左移低位统一补0；
3. 调试分两种方式：简单程序用printf打印，Linux嵌入式开发必须掌握GDB；
4. GDB使用前提：编译添加 -g 参数，核心指令记住断点、单步、打印变量、定位崩溃四大功能。
