位运算基础知识
用于對整數類型(int,char, long 等)變量中的 某一位(bit),或者若干位進行操作。比如:
C/C++語言提供了六種位運算符來進行位運算操作:
& 按位與(雙目)
| 按位或(雙目)
^ 按位異或(雙目)
~ 按位非(取反)(單目)
<< 左移(雙目) > > 右移(雙目)
按位與 “&”
將參與運算的兩操作數各對應的二進制位進行與 操作,只有對應的兩個二進位均為1時,結果的對 應二進制位才為1,否則為0。
例如:表達式“21 & 18 ”的計算結果是16 (即二進制數10000),因為:
21 用二進制表示就是: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0101
18 用二進制表示就是: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010
二者按位與所得結果是: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000
通常用來將某變量中的某些位清0且同時保留其他位不變。 也可以用來獲取某變量中的某一位。
例如,如果需要將int型變量n的低8位全置成0,而其余位 不變,則可以執行: n = n & 0xffffff00; 也可以寫成: n &= 0xffffff00; 如果n是short類型的,則只需執行: n &= 0xff00;
如何判斷一個int型變量n的第7位(從右往左,從0開始數) 是否是1 ?
只需看表達式 “n & 0x80”的值是否等于0x80即可。
0x80: 1000 0000
按位或 “|”
將參與運算的兩操作數各對應的二進制位進行或操 作,只有對應的兩個二進位都為0時,結果的對應 二進制位才是0,否則為1
例如:表達式“21 | 18 ”的值是23,因為:
21: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0101
18: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010
21|18: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0111
按位或運算通常用來將某變量中的某些位置1且保 留其他位不變。 例如,如果需要將int型變量n的低8位全置成1,而 其余位不變,則可以執行:
n |= 0xff;
0xff: 1111 1111
按位異或 “^”
將參與運算的兩操作數各對應的二進制位進行異或操作, 即只有對應的兩個二進位不相同時,結果的對應二進制 位才是1,否則為0。 例如:表達式“21 ^ 18 ”的值是7(即二進制數111)。
21: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0101
18: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010
21^18: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111
按位異或運算通常用來將某變量中的某些位取反, 且保留其他位不變。 例如,如果需要將int型變量n的低8位取反,而其 余位不變,則可以執行:
n ^= 0xff;
0xff: 1111 1111
異或運算的特點是:
如果 a^b=c,那么就有 c^b = a以及c^a=b。(窮舉法可證)
此規律可以用來進行最簡單的加密和解密。
另外異或運算還能實現不通過臨時變 量,就能交換兩個變量的值:
int a = 5, b = 7; a = a ^ b; b = b ^ a; a = a ^ b;
即實現a,b值交換。窮舉法可證。
###左移運算符 “<<”
表達式:
a << b
的值是:將a各二進位全部左移b位后得到的值。左移時,高位 丟棄,低位補0。a 的值不因運算而改變。
例如: 9 << 4
9的二進制形式: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001 因此,表達式“9<<4”的值,就是將上面的二進制數左移4 位,得: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001 0000 即為十進制的144。
實際上,左移1位,就等于是乘以2,左移n位,就等于 是乘以2n。而左移操作比乘法操作快得多。
右移運算符 “>>”
表達式:
a >> b
的值是:將a各二進位全部右移b位后得到的值。右移時,移出最右邊 的位就被丟棄。 a 的值不因運算而改變。
對于有符號數,如long,int,short,char類型變量,在右移時,符號 位(即最高位)將一起移動,并且大多數C/C++編譯器規定,如果原符 號位為1,則右移時高位就補充1,原符號位為0,則右移時高位就補充 0。
實際上,右移n位,就相當于左操作數除以2n,并且將 結果往小里取整。
-25 >> 4 = -2
-2 >> 4 = -1
18 >> 4 = 1
有兩個int型的變量a和n(0 <= n <= 31), 要求寫一個表達式,使該表達式的值和a的第n位相同。
( a >> n ) & 1
總結
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