位運(yùn)算合集（&、|、^、~、>>、<<）

? 在學(xué)習(xí)和研究源碼過(guò)程中，經(jīng)常遇到使用位運(yùn)算的邏輯，代碼看著簡(jiǎn)潔，執(zhí)行效率也高；特此總結(jié)和記錄位運(yùn)算的使用方法。

1.位運(yùn)算概述

從現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中所有的數(shù)據(jù)二進(jìn)制的形式存儲(chǔ)在設(shè)備中。即0、1兩種狀態(tài)，計(jì)算機(jī)對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行的運(yùn)算(+、-、*、/)都是叫位運(yùn)算，即將符號(hào)位共同參與運(yùn)算的運(yùn)算。

口說(shuō)無(wú)憑，舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)看下CPU是如何進(jìn)行計(jì)算的，比如這行代碼：

int a = 35;
int b = 47;
int c = a + b;

計(jì)算兩個(gè)數(shù)的和，因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)中都是以二進(jìn)制來(lái)進(jìn)行運(yùn)算，所以上面我們所給的int變量會(huì)在機(jī)器內(nèi)部先轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制在進(jìn)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，相比在代碼中直接使用(+、-、*、/)運(yùn)算符，合理的運(yùn)用位運(yùn)算更能顯著提高代碼在機(jī)器上的執(zhí)行效率。

2.位運(yùn)算概覽

符號(hào)	描述	運(yùn)算規(guī)則
&	與	兩個(gè)位都為1時(shí)，結(jié)果才為1
|	或	兩個(gè)位都為0時(shí)，結(jié)果才為0
^	異或	兩個(gè)位相同為0，相異為1
~	取反	0變1，1變0
<<	左移	各二進(jìn)位全部左移若干位，高位丟棄，低位補(bǔ)0
>>	右移	各二進(jìn)位全部右移若干位，對(duì)無(wú)符號(hào)數(shù)，高位補(bǔ)0，有符號(hào)數(shù)，各編譯器處理方法不一樣，有的補(bǔ)符號(hào)位（算術(shù)右移），有的補(bǔ)0（邏輯右移）

3.按位與運(yùn)算符（&）

定義：參加運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)據(jù)，按二進(jìn)制位進(jìn)行“與”運(yùn)算。

運(yùn)算規(guī)則：

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

總結(jié)：兩位同時(shí)為1，結(jié)果才為1，否則結(jié)果為0。

例如：3&5 即 0000 0011& 0000 0101 = 0000 0001，因此 3&5 的值得1。

注意：負(fù)數(shù)按補(bǔ)碼形式參加按位與運(yùn)算。

與運(yùn)算的用途：

1）清零

如果想將一個(gè)單元清零，即使其全部二進(jìn)制位為0，只要與一個(gè)各位都為零的數(shù)值相與，結(jié)果為零。

2）取一個(gè)數(shù)的指定位

比如取數(shù) X=1010 1110 的低4位，只需要另找一個(gè)數(shù)Y，令Y的低4位為1，其余位為0，即Y=0000 1111，然后將X與Y進(jìn)行按位與運(yùn)算（X&Y=0000 1110）即可得到X的指定位。

3）判斷奇偶

只要根據(jù)最未位是0還是1來(lái)決定，為0就是偶數(shù)，為1就是奇數(shù)。因此可以用if ((a & 1) == 0)代替if (a % 2 == 0)來(lái)判斷a是不是偶數(shù)。

4.按位或運(yùn)算符（|）

定義：參加運(yùn)算的兩個(gè)對(duì)象，按二進(jìn)制位進(jìn)行“或”運(yùn)算。

運(yùn)算規(guī)則：

0|0=0  0|1=1  1|0=1  1|1=1

總結(jié)：參加運(yùn)算的兩個(gè)對(duì)象只要有一個(gè)為1，其值為1。

例如：3|5即 0000 0011| 0000 0101 = 0000 0111，因此，3|5的值得7。　

注意：負(fù)數(shù)按補(bǔ)碼形式參加按位或運(yùn)算。

或運(yùn)算的用途：

1）常用來(lái)對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)的某些位設(shè)置為1

比如將數(shù) X=1010 1110 的低4位設(shè)置為1，只需要另找一個(gè)數(shù)Y，令Y的低4位為1，其余位為0，即Y=0000 1111，然后將X與Y進(jìn)行按位或運(yùn)算（X|Y=1010 1111）即可得到。

5.異或運(yùn)算符（^）

定義：參加運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)據(jù)，按二進(jìn)制位進(jìn)行“異或”運(yùn)算。

運(yùn)算規(guī)則：

0^0=0  0^1=1  1^0=1  1^1=0

總結(jié)：參加運(yùn)算的兩個(gè)對(duì)象，如果兩個(gè)相應(yīng)位相同為0，相異為1。

異或的幾條性質(zhì):

1、交換律

2、結(jié)合律 (a^b)c == a^(bc)

3、對(duì)于任何數(shù)x，都有 x^x=0，x0=x

4、自反性: a^bb=a^0=a;

異或運(yùn)算的用途：

1）翻轉(zhuǎn)指定位

比如將數(shù) X=1010 1110 的低4位進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，只需要另找一個(gè)數(shù)Y，令Y的低4位為1，其余位為0，即Y=0000 1111，然后將X與Y進(jìn)行異或運(yùn)算（X^Y=1010 0001）即可得到。

2）與0相異或值不變

例如：1010 1110 ^ 0000 0000 = 1010 1110

3）交換兩個(gè)數(shù)

void Swap(int &a, int &b){
    if (a != b){
        a ^= b;
        b ^= a;
        a ^= b;
    }
}

6.取反運(yùn)算符 (~)

定義：參加運(yùn)算的一個(gè)數(shù)據(jù)，按二進(jìn)制進(jìn)行“取反”運(yùn)算。
運(yùn)算規(guī)則：　

~1=0
~0=1

總結(jié)：對(duì)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)按位取反，即將0變1，1變0。

異或運(yùn)算的用途：

1）使一個(gè)數(shù)的最低位為零

使a的最低位為0，可以表示為：a & ~1。~1的值為 1111 1111 1111 1110，再按"與"運(yùn)算，最低位一定為0。因?yàn)椤?~”運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)比算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符和其他運(yùn)算符都高。

7.左移運(yùn)算符（<<）

定義：將一個(gè)運(yùn)算對(duì)象的各二進(jìn)制位全部左移若干位（左邊的二進(jìn)制位丟棄，右邊補(bǔ)0）。

設(shè) a=1010 1110，a = a<< 2 將a的二進(jìn)制位左移2位、右補(bǔ)0，即得a=1011 1000。

若左移時(shí)舍棄的高位不包含1，則每左移一位，相當(dāng)于該數(shù)乘以2。

8.右移運(yùn)算符（>>）

定義：將一個(gè)數(shù)的各二進(jìn)制位全部右移若干位，正數(shù)左補(bǔ)0，負(fù)數(shù)左補(bǔ)1，右邊丟棄。

例如：a=a>>2 將a的二進(jìn)制位右移2位，左補(bǔ)0 或者 左補(bǔ)1得看被移數(shù)是正還是負(fù)。

操作數(shù)每右移一位，相當(dāng)于該數(shù)除以2。

10.復(fù)合賦值運(yùn)算符

位運(yùn)算符與賦值運(yùn)算符結(jié)合，組成新的復(fù)合賦值運(yùn)算符，它們是：

&=`    例：`a&=b  `相當(dāng)于   `a=a&b
|=`    例：`a|=b  `相當(dāng)于   `a=a|b
>>=`   例：`a>>=b  `相當(dāng)于   `a=a>>b
<<=`   例：`a<<=b`   相當(dāng)于   `a=a<<b
^=`    例：`a^=b  `相當(dāng)`于  a=a^b

運(yùn)算規(guī)則：和前面講的復(fù)合賦值運(yùn)算符的運(yùn)算規(guī)則相似。

不同長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)進(jìn)行位運(yùn)算：如果兩個(gè)不同長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)進(jìn)行位運(yùn)算時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將二者按右端對(duì)齊，然后進(jìn)行位運(yùn)算。

以“與運(yùn)算”為例說(shuō)明如下：我們知道在C語(yǔ)言中l(wèi)ong型占4個(gè)字節(jié)，int型占2個(gè)字節(jié)，如果一個(gè)long型數(shù)據(jù)與一個(gè)int型數(shù)據(jù)進(jìn)行“與運(yùn)算“，右端對(duì)齊后，左邊不足的位依下面三種情況補(bǔ)足，

1）如果整型數(shù)據(jù)為正數(shù)，左邊補(bǔ)16個(gè)0。

2）如果整型數(shù)據(jù)為負(fù)數(shù)，左邊補(bǔ)16個(gè)1。

3）如果整形數(shù)據(jù)為無(wú)符號(hào)數(shù)，左邊也補(bǔ)16個(gè)0。

如：long a=123；int b=1；計(jì)算a& b。

如：long a=123；int b=-1；計(jì)算a& b。

如：long a=123；unsigned intb=1；計(jì)算a & b。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的位运算合集的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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