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北大C++程序设计在线课笔记,位运算

北大C++程序设计在线课笔记,位运算

作者: buxizhizhou | 来源:发表于2015-04-19 15:04 被阅读112次

    1.3 位运算
    位运算:
    用于对整数类型(int,char, long 等)变量中的某一位(bit),或者若干位进行操作。比如:

    1. 判断某一位是否为1
    2. 只改变其中某一位,而保持其他位都不变。
      C/C++语言提供了六种位运算符来进行位运算操作:
      & 按位与(双目)
      | 按位或(双目)
      ^ 按位异或(双目)
      ~ 按位非(取反)(单目)
      << 左移(双目)

    右移(双目)

    按位与 “&”通常用来将某变量中的某些位清0且同时保留其他位不变。
    也可以用来获取某变量中的某一位。
    例如,如果需要将int型变量n的低8位全置成0,而其余位不变,则可以执行:
    n = n & 0xffffff00;
    也可以写成:
    n &= 0xffffff00;
    如果n是short类型的,则只需执行:
    n &= 0xff00;
    如何判断一个int型变量n的第7位(从右往左,从0开始数)是否是1 ?
    只需看表达式 “n & 0x80”的值是否等于0x80即可。
    0x80: 1000 0000

    按位或 “|”
    按位或运算通常用来将某变量中的某些位置1且保留其他位不变。
    例如,如果需要将int型变量n的低8位全置成1,而其余位不变,则可以执行:
    n |= 0xff;
    0xff: 1111 1111

    按位异或 “^”
    按位异或运算通常用来将某变量中的某些位取反,且保留其他位不变。
    例如,如果需要将int型变量n的低8位取反,而其余位不变,则可以执行:
    n ^= 0xff;
    0xff: 1111 1111
    异或运算的特点是:
    如果 a^b=c,那么就有 c^b = a以及c^a=b。(穷举法可证)
    此规律可以用来进行最简单的加密和解密。
    另外异或运算还能实现不通过临时变
    量,就能交换两个变量的值:
    int a = 5, b = 7;
    a = a ^ b;
    b = b ^ a;
    a = a ^ b;
    即实现a,b值交换。穷举法可证。

    左移运算符 “<<”
    表达式:
    a << b
    的值是:将a各二进位全部左移b位后得到的值。左移时,高位丢弃,低位补0。a 的值不因运算而改变。
    实际上,左移1位,就等于是乘以2,左移n位,就等于是乘以2的n次方。而左移操作比乘法操作快得多。

    右移运算符 “>>”
    表达式:
    a >> b
    的值是:将a各二进位全部右移b位后得到的值。右移时,移出最右边的位就被丢弃。 a 的值不因运算而改变。
    对于有符号数,如long,int,short,char类型变量,在右移时,符号位(即最高位)将一起移动,并且大多数C/C++编译器规定,如果原符号位为1,则右移时高位就补充1,原符号位为0,则右移时高位就补充0。
    实际上,右移n位,就相当于左操作数除以2的n次方,并且将结果往小里取整。
    -25 >> 4 = -2
    -2 >> 4 = -1
    18 >> 4 = 1

    思考题
    有两个int型的变量a和n(0 <= n <= 31),
    要求写一个表达式,使该表达式的值和a的第n位相同。
    答案:( a >> n ) & 1
    另一答案:(a & (1 << n )) >> n

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