C++位运算符小结

    xiaoxiao2025-05-23  25

    一:简介

    1 位逻辑运算符:

          & (位   “与”)  and       ^  (位   “异或”)       |   (位    “或”)   or       ~  (位   “取反”) 2 移位运算符:       <<(左移)       >>(右移)

    优先级

    位“与”、位“或”和位“异或”运算符都是双目运算符,其结合性都是从左向右的,优先级高于逻辑运算符,低于比较运算符,且从高到低依次为&、^、| 

    二:位逻辑运算 & 运算   ------------------------2个都为1-》1

    0&1 =0;    0&0 =0; 1&0 =0; 1&1 =1;

    00111

    &            =00100

    11100

    &运算通常用于二进制取位操作,例如一个数 &1的结果就是取二进制的最末位。

    这可以用来判断一个整数的奇偶,二进制的最末位为0表示该数是偶数,最末位为1表示该数为奇数

    例子:

    #include<iostream> using namespace std; int main() { int a = 99; int b = 98; int c = 0; c = a & 1; cout << c << endl; c = b & 1; cout << c<< endl; system("pause"); return 0; }

    输出:

    0

    1

    ---------------------------------------------------------------------------------------------------- | 运算---------------------------1个为1--》1

    0|0=0;    0|1=1; 1|0=1; 1|1=1;

    00111

    |           =11111

    11100

    | 运算通常用于二进制特定位上的无条件赋值,例如一个数|1的结果就是把二进制最末位强行变为1

    如果需要把二进制最末位变成0,对这个数 |1之后再减一就可以了,其实际意义就是把这个数强行变成最近接的偶数

    #include<iostream> using namespace std; int main() { /*将给的数字转化为最接近的奇数(向上取) 若转化成偶数则-1(向下取)*/ int a = 99; int b = 98; int c = 0; c = a | 1; cout << c << endl; c = b | 1; cout << c<< endl; system("pause"); return 0; }

    输出

    99

    99

     

    --------------------------------------------------------------------

    ^ 运算---------------------------不同则为1,相同则为0 // 当且仅当两个运算值中有一个为1但不同时为1时,返回值为1

    0^1=1;

    #include<iostream> using namespace std; int main() { int a = 99; int b = 98; int c = 0; a = a^b; b = a^b; a = a^b; cout << a<< endl; cout << b<< endl; system("pause"); return 0; }

    1^0=1;

    1^1=0;

    0^0=0;

    00111

     ^           =11011

    11100

    ^运算通常用于对二进制的特定一位进行取反操作,^运算的逆运算是它本身,也就是说两次异或同一个数最后结果不变,即(a^b)^b=a;

    ^运算可以用于简单的加密,比如原始值int a = 19880516;密钥 int key =1314520; 进行加密 int data=key^a = 20665500;解密 data^key == a;

    ^运算还可以实现两个值的交换而不需要中间变量,例如:

    先看加减法中交换实现

    void swap(long int &a,long int &b)

    {

         a = a+b;

         b = a-b;

         a = a-b;

    }

    void swap(long int &a,long int &b)

    {

        a = a^b;

        b = a^b;

        a = a^b;

    }  

    输出

    98

    99

    ---------------------------------------------------------------------------------------------------

    ~运算

    ~运算的定义把内存中的0和1全部取反,所以~运算时要格外小心,你需要注意整数类型有没符号,如果~的对象是无符号整数(不能表示负数),那么他的值就是它与它的上界限的之差,因为无符号类型的数是用$0000到$FFFF依次表示的。

    #include <iostream> using namespace std; int main() { unsigned short a = 100; cout << sizeof(a) << endl; a = ~a; printf("%d\n", a); system("pause"); return 0; }

    输出

    2

    65435  

    为什么是65435呢 因为unsigned short 的范围是0到65535(2^16-1),所以输出为65535 -100

    如果 ~的对象是有符号的整数,情况就不一样了

    #include <iostream> using namespace std; int main() { short a = -100; cout << sizeof(a) << endl; a = ~a; printf("%d\n", a); system("pause"); return 0; }

     输出

    2

    99

    三:位移运算

    <<运算

    a<<b 表示把a转为二进制后左移b位(在后面添加 b个0)。例如100的二进制表示为1100100,100左移2位后(后面加2个零):1100100<<2 =110010000 =400,可以看出,a<<b的值实际上就是a乘以2的b次方,因为在二进制数后面添加一个0就相当该数乘以2,2个零即2的2次方 等于4。通常认为a<<1比a*2更快,因为前者是更底层一些的操作。因此程序中乘以2的操作尽量用左移一位来代替。

    定义一些常量可能会用到<<运算。你可以方便的用1<<16 -1 来表示65535(unsingned int  最大值16位系统)。很多算法和数据结构要求数据模块必须是2的幂,此时就可以用<<来定义MAX_N等常量。

    >>运算

    和<<相似,a>>b表示二进制右移b位(去掉末b位),相当于a除以2的b次方(取整)。我们经常用>>1来代替 /2(div 2),比如二分查找、堆的插入操作等等。想办法用>>代替除法运算可以使程序的效率大大提高。最大公约数的二进制算法用除以2操作来代替慢的出奇的%(mod)运算,效率可以提高60%。

    int a =100;

    a/4 ==a>>2;  

    #include <iostream> using namespace std; int main() { int a = 2; a =a << 2; cout <<a << endl; a= (a >> 1); cout << a<< endl; system("pause"); return 0; }

    输出

    8

    4

    位移运算运用 例子

    1.合并数据

    缩短数据:int a =4; int b=2;  可以将数据 a,b 保存于一个变量 int c中,在此int 类型为32位

    a=0x0000 0004; / /十六进制

    b=0x0000 0002;

    int c = a<<16;//左移操作-将a数据向左移动16位=0x0004 0000

     c |=b;  // (|)操作,一个为1 则为1,所以高16位不变,低16位值为 b值,即c = 0x0004 0002;完成数据的合并  

    #include <iostream> using namespace std; int main() { int a = 0x00000004; int b = 0x00000002; int c = a << 16; c |= b; cout <<hex<< c<< endl;//以十六进制输出 system("pause"); return 0; }

    输出

    40002

    2.解析数据

    上面c = 0x0004 0002;

    读取高位:int a1 = c>>16; / / 右移16位,消除低位数据,读取高位数据 a1 = 0x0000 0004

    读取低位:int a2 = c&0xFFFF; //(&)操作,2个都为1 则为1,所以0xFFFF 即 0X0000 FFFF, 所以高位全为0,低位的 1不变,0还是0,a2=0x0000 0002,读取低位成功

    读取低位2:int a2 = c<<16; 消除高位,低位存入高位,a2=0x0002 0000;

                                     a2 = a2>>16;高位存入低位,消除低位; a2 = 0x0000 0002;

    下面列举一些常见的二进制位的变换操作

    去掉最后一位    101101->10110    x>>1在最后加一个0    101101->1011010    x<<1在最后加一个1    101101->1011011    (x<<1)+1把最后一位变成1    101100->101101    x | 1把最后一位变成0    101101->101100    (x |1) - 1最后一位取反    101101->101100    x ^ 1把右数第K位变成1    101001->101101,k=3    x  | (1<<(k-1))把右数第K位变成0    101101->101101,k=3    x & ~(1<<(k-1))右数第k位取反    101001->101101,k=3    x ^ (1<<(k-1))取末三位    1101101->101    x &7取末k位    1101101->1101,k=5    x & (1<<k-1)取右数第k位    1101101->1,k=4    x >> (k-1)&1把末k位变成1    101001->101111,k=4    x|(1<<k-1)末k位取反    101001->100110,k=4    x^(1<<k-1)把右边连续的1变成0    100101111->100100000    x&(x+1)把右起第一个0变成1    100101111->100111111    x|(x+1)把右边连续的0变成1    11011000->11011111    x|(x-1)取右边连续的1    100101111->1111    (x^(x+1))>>1去掉右起第一个1的左边    100101000->1000    x&(x^(x-1))

    最后一个会在树状数组中用到

    整数类型的储存

    前面 所说的位运算都没有涉及负数,都假设这些运算是在unsingned/word类型(只能表示正数的整型)上进行操作。

    但计算机如何处理有正负符号的整型呢?这个设计到补码,反码知识点,请看下面

           假设有一 int 类型的数,值为5,那么,我们知道它在计算机中表示为:00000000 00000000 00000000 00000101 5转换成二进制是101,不过int类型的数占用4字节(32位),所以前面填了一堆0。        现在想知道,-5在计算机中如何表示?       在计算机中,负数以其正值的补码形式表达。

          什么叫补码呢?这得从原码,反码说起。 (后续补上原码反码)

     https://blog.csdn.net/wuguai4/article/details/7311953

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