C++位运算符
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? ? ? ?位運算是指按二進制進行的運算。在系統軟件中,常常需要處理二進制位的問題。C語言提供了6個位操作運算符。這些運算符只能用于整型操作數,即只能用于帶符號或無符號的char,short,int與long類型。
C語言提供的位運算符列表:
| 運算符 | 作用 | 示例 |
| & | 按位與 | 兩個操作數同時為1結果為1 |
| | | 按位或 | 兩個操作數只要有一個為1,結果就為1 |
| ~ | 按位非 | 操作數為1,結果為0;操作數為0,結果為1 |
| ^ | 按位異或 | 兩個操作數相同,結果為0;不相同結果為1 |
| <<? | 左移 | 右側空位補0 |
| >>? | 右移 | 左側空位補符號位 |
1、“按位與”運算符(&)
--按位與是指:參加運算的兩個數據,按二進制位進行“與”運算。如果兩個相應的二進制位都為1,則該位的結果值為1;否則為0。這里的1可以理解為邏輯中的true,0可以理解為邏輯中的false。按位與其實與邏輯上“與”的運算規則一致。邏輯上的“與”,要求運算數全真,結果才為真。若,A=true,B=true,則A∩B= true。
例如:
3&5 3的二進制編碼是11(2)。(為了區分十進制和其他進制,本文規定,凡是非十進制的數據均在數據后面加上括號,括號中注明其進制,二進制則標記為2)內存儲存數據的基本單位是字節(Byte),一個字節由8個位(bit)所組成。位是用以描述電腦數據量的最小單位。二進制系統中,每個0或1就是一個位。將11(2)補足成一個字節,則是00000011(2)。5的二進制編碼是101(2),將其補足成一個字節,則是00000101(2)
--按位與運算:
&
=
由此可知3&5=1。
C++代碼:
?
?
?
編譯執行結果如下:
?
?
?
2、按位與的用途:
(1)清零
若想對一個存儲單元清零,即使其全部二進制位為0,只要找一個二進制數,其中各個位符合一下條件:
原來的數中為1的位,新數中相應位為0。然后使二者進行&運算,即可達到清零目的。
例:
原數為43,即00101011(43),另找一個數,設它為148,即 ?10010100(148),將兩者按位與運算:
&
=
C++源代碼:
?
?
?
編譯執行結果如下:
?
?
?
(2)取一個數中某些指定位
若有一個整數a(2byte),想要取其中的低字節,只需要將a與8個1按位與即可。
a 00101100 10101100
b 00000000 11111111
c 00000000 10101100
(3)保留指定位:
與一個數進行“按位與”運算,此數在該位取1。
例如:有一數84,即01010100(84),想把其中從左邊算起的第3,4,5,7,8位保留下來,運算如下:
&
=
即:
a=84,b=59
c=a&b=16
創建cppshift&cut.cpp
C++源代碼:
?
?
?
執行結果如下:
?
?
3、“按位或”運算符(|)
兩個相應的二進制位中只要有一個為1,該位的結果值為1。借用邏輯學中或運算的話來說就是,一真為真。
例如:60(8)|17(8),將八進制60與八進制17進行按位或運算。
|
=
C++源代碼:
?
?
?
編譯執行代碼得到的結果為:
?
?
?
應用:按位或運算常用來對一個數據的某些位定值為1。
例如:如果想使一個數a的低4位改為1,則只需要將a與17(8)進行按位或運算即可。
4、“異或”運算符(^)
他的規則是:若參加運算的兩個二進制位值相同則為0,否則為1,即0^0=0,0^1=1,1^0=1, 1^1=0。
例:
^
=
C++源代碼:
?
?
?
編譯執行代碼得到如下結果:
?
?
?
應用:
(1)使特定位翻轉
設有數01111010(2),想使其低4位翻轉,即1變0,0變1.可以將其與00001111(2)進行“異或”運算,即:
^
=
運算結果的低4位正好是原數低4位的翻轉。可見,要使哪幾位翻轉就將與其進行∧運算的該幾位置為1即可。
(2)與0相“異或”,保留原值
例如:012^00=012
^
=
因為原數中的1與0進行異或運算得1,0^0得0,故保留原數。
(3)交換兩個值,不用臨時變量
例如:a=3,即?1|1|(2);b=4,即1|0|0(2)。
想將a和b的值互換,可以用以下賦值語句實現:
a=a^b;
b=b^a;
a=a^b;
a=011(2)
(^)b=100(2)
a=111(2)(a^b的結果,a已變成7)
(^)b=100(2)
b=011(2)(b^a的結果,b已變成3)
(^)a=111(2)
a=100(2)(a^b的結果,a已變成4)
--等效于以下兩步:
① 執行前兩個賦值語句:“a=a^b;”和“b=b^a;”相當于b=b^(a^b);
② 再執行第三個賦值語句: a=a^b。由于a的值等于(a^b),b的值等于(b^a^b),因此,相當于a=a^b^b^a^b,即a的值等于a^a^b^b^b,等于b。很神奇吧!
--C++源代碼:
?
?
?
編譯執行后得到如下結果:
?
?
?
5、“取反”運算符(~)
它是一元運算符,用于求整數的二進制反碼,即分別將操作數各二進制位上的1變為0,0變為1。例如:~77(8)
源代碼:
?
?
?
編譯執行之后得到結果如下:
?
?
?
6、左移運算符(<<)
左移運算符是用來將一個數的各二進制位左移若干位,移動的位數由右操作數指定(右操作數必須是非負值),其右邊空出的位用0填補,高位左移溢出則舍棄該高位。
--例如:將a的二進制數左移2位,右邊空出的位補0,左邊溢出的位舍棄。若a=15,即00001111(2),左移2位得00111100(2)。
源代碼:
?
編譯執行后得到如下結果:
?
?
??左移1位相當于該數乘以2,左移2位相當于該數乘以2*2=4,15 << 2=60,即乘了4 。但此結論只適用于該數左移時被溢出舍棄的高位中不包含1的情況。
假設以一個字節(8位)存一個整數,若a為無符號整型變量,則a=64時,左移一位時溢出的是0,而左移2位時,溢出的高位中包含1。
7、右移運算符(>>)
右移運算符是用來將一個數的各二進制位右移若干位,移動的位數由右操作數指定(右操作數必須是非負值),移到右端的低位被舍棄,對于無符號數,高位補0。對于有符號數,某些機器將對左邊空出的部分用符號位填補(即“算術移位”),而另一些機器則對左邊空出的部分用0填補(即“邏輯移位”)。
注意:
對無符號數,右移時左邊高位移入0;對于有符號的值,如果原來符號位為0(該數為正),則左邊也是移入0。如果符號位原來為1(即負數),則左邊移入0還是1,要取決于所用的計算機系統。有的系統移入0,有的系統移入1。移入0的稱為“邏輯移位”,即簡單移位;移入1的稱為“算術移位”。
--例:?a的值是八進制數113755,
a:1001011111101101 (用二進制形式表示)
a>>1: 0100101111110110 (邏輯右移時)
a>>1: 1100101111110110 (算術右移時)
在有些系統中,a>>1得八進制數045766,而在另一些系統上可能得到的是145766。Turbo C和其他一些C編譯采用的是算術右移,即對有符號數右移時,如果符號位原來為1,左面移入高位的是1。
源代碼:
?
?
?編譯執行后的結果如下:
?
?
?8、位運算賦值運算符
位運算符與賦值運算符可以組成復合賦值運算符。
例如: &=, |=, >>=, <<=, ^=
例: a & = b相當于 a = a & b
a <<= 2 相當于 a = a << 2
總結
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