對於更多緊湊的資料，C 程式可以用獨立的位或多個組合在一起的位來儲存資訊。檔案存取許可就是一個常見的應用案例。位運算子允許對一個位元組或更大的資料單位中獨立的位做處理：可以清除、設定，或者倒置任何位或多個位。也可以將一個整數的位元型樣（bit pattern）向右或向左移動。
整數型別的位元型樣由一隊按位元置從右到左編號的位組成，位置編號從 0 開始，這是最低有效位（least significant bit）。例如，考慮字元值'*'，它的 ASCII 編碼為 42，相當於二進位制的 101010：
位元型樣 0 0 1 0 1 0 1 0
位位置 7 6 5 4 3 2 1 0
在本例中，值 101010 被表示成一個 8 位的位元組內容，因此前面多兩個 0。
布林位運算子
表 1 中列舉的運算子可以對運算元的每個位進行布林運算。這種二元運算子把兩個不同運算元內相同位置的位關聯起來。被設定的位（也就是值為 1 的位）被解釋為 true，被清除的位（也就是值為 0 的位）被解釋為 false。
除布林運算子 AND、OR 和 NOT 以外，也有位互斥或運算子（exclusive-OR，XOR）。這些都在表 1 進行了列舉。
表1 布林位運算子
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運算子 |
意義 |
範例 |
對於每個位位置的結果（1=設定，0=清除） |
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& |
位 AND |
x&y |
如果 x 和 y 都為 1，則得到 1；如果 x 或 y 任何一個為 0，或都為0，則得到 0 |
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| |
位 OR |
x|y |
如果 x 或 y 為 1，或都為 1，則得到 1；如果 x 和 y 都為 0，則得到 0 |
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^ |
位 XOR |
x^y |
如果 x 或 y 的值不同，則得到 1；如果兩個值相同，則得到 0 |
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~ |
位 NOT（I的二補數） |
~x |
如果 x 為 0，則得到 1，如果 x 是 1，則得到 0 |
位運算子的運算元必須是整數型別，並且遵循尋常算術轉換（usualarithmetic conversion）。轉換後獲得的運算元通用型別就是整個計算結果的型別。表 2 展示了這些運算子的效果。
表2 位運算子的效果
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表示式（或宣告） |
位元型樣 |
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int a=6; |
0···00110 |
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int b=11; |
0···01011 |
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a&b |
0···00010 |
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a|b |
0···01111 |
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a^b |
0···01101 |
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~a |
1···11001 |
可以將一個整數 a 的特定位清除，做法是將整數 a 和另一個整數進行位 AND 運算，其中，另一個整數在需要清除的位為 0，其他位則為 1，並位 AND 運算，其中，另一個整數在需要清除的位為 0，其他位則為 1，並將 AND 運算的結果賦值給整數 a。
該另一個整數，即位 AND 運算的第二個運算元，被設定為 1 的位置（稱為位掩碼），這些位置經過位 AND 運算，不會改變第一個運算元對應位置的值。例如，一個整數與一個位掩碼 0xFF 進行位 AND 運算後，將保留最低位置的 8 個位，而會清除其他所有位的值：
a &= OxFF; // 相當於：a = a & OxFF;
在該範例中，複合賦值運算子 &= 也會執行 & 運算。複合賦值運算子與其他二元位運算子具有類似的執行方式，這裡不再贅述。
位運算子也
可以用來生成位掩碼，以供以後的位運算使用。例如，在位元型樣 0x20 中，只有位5被設定。因此表示式 ~0x20 會生成一個只有位 5 沒有被設定的位掩碼：
a &= ~0x20; // 清除a中的位5
位掩碼 ~0x20 比 0xFFFFFFDF 更受歡迎，因為它的可移植性更好：結果不會受到機器字大小的影響（同時也更方便人閱讀）。
也可以使用運算子 |（OR）和 ^（XOR）來設定或清除特定位，下面是一個範例：
int mask = OxC;
a |= mask; // 設定a的位2和位3
a ^= mask; // 求反a的位2和位3
第二個轉換使用相同的位掩碼，它會將第一次轉換的結果再反轉一次。換句話說，b^mask^mask 會得到原來 b 的值。這個操作可以用於交換兩個整數的值，而不需要使用第三個臨時變數：
a ^= b; // 等效於 a = a ^ b;
b ^= a; // 將a原來的值賦值給b
a ^= b; // 將b原來的值賦值給a
本例中的前兩個表示式等同於 b=b^（a^b）或 b=（a^b）^b。其結果等同於 b=a，副作用是 a 的值也被修改了，其修改後的值為 a^b。在這時，第三個表示式具有如下副作用 a=（a^b）^a 或 a=b（使用 a 和 b 的原始值）。
移位運算子
移位運算子將左運算元的位元型樣移動數個位置，至於移動幾個位置，由右運算元指定。它們如表 3 列舉。
表3 移位運算子
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運算子 |
意義 |
範例 |
結果 |
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<< |
向左移位 |
x<<y |
x 的每個位向左移動 y 個位 |
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>> |
向右移位 |
x>>y |
x 的每個位向右移動 y 個位 |
移位運算子的運算元必須是整數。在實際移位元運算之前，兩個運算元都要進行整數提升（promotion）。右邊運算元不可以為負值，並且必須少於左邊運算元在整數提升之後的位長。如果不符合這些條件，程式執行結果將無法確定。
移位運算結果的型別等於左運算元在整數提升後的型別。下面範例的移位表示式具有 unsigned long 型別。
unsigned long n = 0xB, // 位元型樣： 0 ... 0 0 0 1 0 1 1
result = 0;
result = n << 2; // 0 ... 0 1 0 1 1 0 0
result = n >> 2; // 0 ... 0 0 0 0 0 1 0
在向左移位運算時，右邊多出來的位用 0 來填充。移動超出左邊邊界的位則直接拋棄。向左移動 y 個位置，就等同於將左運算元乘以 2^{y}：如果左運算元 x 是無符號型別，那麼表示式 x<<y 的結果等於表示式 x×2^{y} 的值。因此，在前面的例子，n<<2 的值為 n×4，也就是 44。
在向右位移運算時，如果左運算元是無符號型別，或者左運算元是帶符號型別但為非負值，則左邊多出來的位用 0 來填充。在這種情況下，表示式 x>>y 的結果等效於表示式 x/2^{y} 的值。如果左運算元是負值，那麼由編譯器決定用於填充至左邊多出來的位的內容，可能是 0，也可能是符號位。
// 函數setBit()
// 設定掩碼m中p位置的位。
// 使用定義在limits.h中的CHAR_BIT，儲存一個位元組內的位的數目。
// 返回值： 完成位設定的新掩碼，其中p位置已設定好
// 如果p不是有效的位置，則返回原始掩碼。
unsigned int setBit( unsigned int mask, unsigned int p )
{
if ( p >= CHAR_BIT * sizeof(int) )
return mask;
else
return mask | (1<<p);
}
移位運算子的優先順序比算術運算子的優先順序更低，但相對於比較運算子以及其他的位元運算運算子，具有更高的優先順序。上例表示式 mask|（1<<p）中的括號必要性不大，主要是讓程式程式碼更容易閱讀。