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1.位运算概述
从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#xff0c;计算机对二进制数据进行的运算(、-、*、/)都是叫位运算#xff0c;即将符号位共同参与运算的运算。
口说无凭#xff0c;举一个简单的例子来看下 CPU 是如何进…分类 编程技术
1.位运算概述
从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。
口说无凭举一个简单的例子来看下 CPU 是如何进行计算的比如这行代码
int a 35;
int b 47;
int c a b;
计算两个数的和因为在计算机中都是以二进制来进行运算所以上面我们所给的 int 变量会在机器内部先转换为二进制在进行相加
35: 0 0 1 0 0 0 1 1
47: 0 0 1 0 1 1 1 1
————————————————————
82: 0 1 0 1 0 0 1 0
所以相比在代码中直接使用(、-、*、/)运算符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。
2.位运算概览
符号描述运算规则与两个位都为1时结果才为1|或两个位都为0时结果才为0^异或两个位相同为0相异为1~取反0变11变0左移各二进位全部左移若干位高位丢弃低位补0右移各二进位全部右移若干位对无符号数高位补0有符号数各编译器处理方法不一样有的补符号位算术右移有的补0逻辑右移
3.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
000 010 100 111
总结两位同时为1结果才为1否则结果为0。
例如35 即 0000 0011 0000 0101 0000 0001因此 35 的值得1。
注意负数按补码形式参加按位与运算。
与运算的用途
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 X1010 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Y0000 1111然后将X与Y进行按位与运算XY0000 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。
4.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
0|00 0|11 1|01 1|11
总结参加运算的两个对象只要有一个为1其值为1。
例如3|5即 0000 0011| 0000 0101 0000 0111因此3|5的值得7。
注意负数按补码形式参加按位或运算。
或运算的用途
1常用来对一个数据的某些位设置为1
比如将数 X1010 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Y0000 1111然后将X与Y进行按位或运算X|Y1010 1111即可得到。
5.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
0^00 0^11 1^01 1^10
总结参加运算的两个对象如果两个相应位相同为0相异为1。
异或的几条性质:
1、交换律2、结合律 (a^b)^c a^(b^c)3、对于任何数x都有 x^x0x^0x4、自反性: a^b^ba^0a;
异或运算的用途
1翻转指定位
比如将数 X1010 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Y0000 1111然后将X与Y进行异或运算X^Y1010 0001即可得到。
2与0相异或值不变
例如1010 1110 ^ 0000 0000 1010 1110
3交换两个数
实例
void Swap(int a, int b){ if (a ! b){ a ^ b; b ^ a; a ^ b; } }
6.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
~10
~01
总结对一个二进制数按位取反即将0变11变0。
异或运算的用途
1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。
7.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 a1010 1110a a 2 将a的二进制位左移2位、右补0即得a1011 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。
8.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aa2 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。
10.复合赋值运算符
位运算符与赋值运算符结合组成新的复合赋值运算符它们是 例ab 相当于 aab| 例a|b 相当于 aa|b 例ab 相当于 aab 例ab 相当于 aab^ 例a^b 相当于 aa^b
运算规则和前面讲的复合赋值运算符的运算规则相似。
不同长度的数据进行位运算如果两个不同长度的数据进行位运算时系统会将二者按右端对齐然后进行位运算。
以与运算为例说明如下我们知道在C语言中long型占4个字节int型占2个字节如果一个long型数据与一个int型数据进行与运算右端对齐后左边不足的位依下面三种情况补足
1如果整型数据为正数左边补16个0。2如果整型数据为负数左边补16个1。3如果整形数据为无符号数左边也补16个0。如long a123int b1计算a b。 如long a123int b-1计算a b。 如long a123unsigned intb1计算a b。
