【C++知识点】位运算

简介: 【C++知识点】位运算

位运算

位运算概述

计算机的世界,其实就是一个二进制数字的世界。

现代计算机中所有的数据二进制的形式存储在设备中。即 0、1 两种状态,计算机对二进制数据进行的运算(+、-、*、/)都是叫位运算,即将符号位共同参与运算的运算。

位运算和指针都是C语言的重要特色。

合理的运用位运算更能显著提高代码在机器上的执行效率。

合理的运用位运算更能显著提高代码在机器上的执行效率。

按位取反

按位取反运算符 ~

定义:参加运算的一个数据,按二进制进行"取反"运算。

运算规则:对一个运算量取反操作,即1变0,0变1


例如:

a:0010011

~a:1101100

主要用途

使一个数的最低位为零。

使a的最低位为0,可以表示为:a & ~1。

~1的值为 1111 1111 1111 1110,再按"与"运算,最低位一定为0。

因为" ~"运算符的优先级比算术运算符、关系运算符、逻辑运算符和其他运算符都高。

按位与

按位与运算符 &

定义:参加运算的两个数据,按二进制位进行"与"运算。

运算规则:同时是1才为1,否则就是0


例如:

a:01111010

b:10011000

&:00011000

主要用途

1.清零
如果想将一个单元清零,即使其全部二进制位为0,只要与一个各位都为零的数值相与,结果为零。

2.取一个数的指定位
比如取数 X=1010 1110 的低4位,只需要另找一个数Y,令Y的低4位为1,其余位为0,即Y=0000 1111,然后将X与Y进行按位与运算(X&Y=0000 1110)即可得到X的指定位。

3.判断奇偶
只要根据最未位是0还是1来决定,为0就是偶数,为1就是奇数。因此可以用if ((a & 1)== 0)代替if (a % 2 == 0)来判断a是不是偶数。

按位或

按位或运算符 |

定义:参加运算的两个对象,按二进制位进行"或"运算。

运算规则:同时是0才为0,否则就是1


例如:

a:01111010

b:10011000

|:11111010

主要用途

常用来对一个数据的某些位设置为1。

比如将数 X=1010 1110 的低4位设置为1,只需要另找一个数Y,令Y的低4位为1,其余位为0,即Y=0000 1111,然后将X与Y进行按位或运算(X|Y=1010 1111)即可得到。


按位异或

异或运算符 ^


定义:参加运算的两个数据,按二进制位进行"异或"运算。运算规则:相同则为0,不同则为1

例如:

a:01111010

b:10011000

^:11100010

主要用途

  1. 1.翻转指定位
    比如将数 X=1010 1110 的低4位进行翻转,只需要另找一个数Y,令Y的低4位为1,其余位为0,即Y=0000 1111,然后将X与Y进行异或运算(X^Y=1010 0001)即可得到。
  2. 2.与0相异或值不变
    例如:1010 1110 ^ 0000 0000 = 1010 1110
  3. 3.交换两个数
    a^=b; b^=a; a^=b;

左移和右移

左移运算符 <<

定义:将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位(左边的二进制位丢弃,右边补0)。

设 a=1010 1110,a = a<< 2 将a的二进制位左移2位、右补0,即得a=1011 1000。

若左移时舍弃的高位不包含1,则每左移一位,相当于该数乘以2。

11 << 1 = 22


右移运算符 >>

定义:将一个数的各二进制位全部右移若干位,正数左补0,负数左补1,右边丢弃。例如:a=a>>2 将a的二进制位右移2位,左补0 或者 左补1得看被移数是正还是负。操作数每右移一位,相当于该数除以2。

11 >> 1 = 5

右除就是N/2,不用担心溢出,但要注意整除,产生小数部分要丢弃。

位运算赋值运算符

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