c++位运算"&","|","~","^",">>

xiaoxiao2022-09-22  40

关键字:c++位运算

什么是位(bit)? 很简单,位(bit)就是单个的0或1,位是我们在计算机上所作一切的基础。计算机上的所有数据都是用位来存储的。一个字节(BYTE)由八个位组成,一个字(WORD)是二个字节或十六位,一个双字(DWORD)是二个字(WORDS)或三十二位。如下所示: 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 | | | | | | | | +- bit 31 | | | bit 0 -+ | | | | | | +-- BYTE 3 ---- -+---- BYTE 2 ---+---- BYTE 1 ---+--- BYTE 0 -----+ | | | +------------ WORD 1 ------------+----------- WORD 0 -------------+ | | +----------------------------- DWORD -----------------------------+ 使用位运算的好处是可以将BYTE, WORD 或 DWORD 作为小数组或结构使用。通过位运算可以检查位的值或赋值,也可以对整组的位进行运算。 16进制数及其与位的关系 用0或1表示的数值就是二进制数,很难理解。因此用到16进制数。 16进制数用4个位表示0 - 15的值,4个位组成一个16进制数。也把4位成为半字节(nibble)。一个BYTE有二个nibble,因此可以用二个16进制数表示一个BYTE。如下所示: NIBBLE HEX VALUE ====== ========= 0000 0 0001 1 0010 2 0011 3 0100 4 0101 5 0110 6 0111 7 1000 8 1001 9 1010 A 1011 B 1100 C 1101 D 1110 E 1111 F 如果用一个字节存放字母"r"(ASCII码114),结果是: 0111 0010 二进制 7 2 16进制 可以表达为:'0x72' 有6种位运算: & 与运算 | 或运算 ^ 异或运算 ~ 非运算(求补) >> 右移运算 << 左移运算 与运算(&) 双目运算。二个位都置位(等于1)时,结果等于1,其它的结果都等于0。 1 & 1 == 1 1 & 0 == 0 0 & 1 == 0 0 & 0 == 0 与运算的一个用途是检查指定位是否置位(等于1)。例如一个BYTE里有标识位,要检查第4位是否置位,代码如下: BYTE b = 50; if ( b & 0x10 ) cout << "Bit four is set" << endl; else cout << "Bit four is clear" << endl; 上述代码可表示为: 00110010 - b & 00010000 - & 0x10 ---------------------------- 00010000 - result 可以看到第4位是置位了。 或运算( | ) 双目运算。二个位只要有一个位置位,结果就等于1。二个位都为0时,结果为0。 1 | 1 == 1 1 | 0 == 1 0 | 1 == 1 0 | 0 == 0 与运算也可以用来检查置位。例如要检查某个值的第3位是否置位: BYTE b = 50; BYTE c = b | 0x04; cout << "c = " << c << endl; 可表达为: 00110010 - b | 00000100 - | 0x04 ---------- 00110110 - result 异或运算(^) 双目运算。二个位不相等时,结果为1,否则为0。 1 ^ 1 == 0 1 ^ 0 == 1 0 ^ 1 == 1 0 ^ 0 == 0 异或运算可用于位值翻转。例如将第3位与第4位的值翻转: BYTE b = 50; cout << "b = " << b << endl; b = b ^ 0x18; cout << "b = " << b << endl; b = b ^ 0x18; cout << "b = " << b << endl; 可表达为: 00110010 - b ^ 00011000 - ^0x18 ---------- 00101010 - result 00101010 - b ^ 00011000 - ^0x18 ---------- 00110010 - result 非运算(~) 单目运算。位值取反,置0为1,或置1为0。非运算的用途是将指定位清0,其余位置1。非运算与数值大小无关。例如将第1位和第2位清0,其余位置1: BYTE b = ~0x03; cout << "b = " << b << endl; WORD w = ~0x03; cout << "w = " << w << endl; 可表达为: 00000011 - 0x03 11111100 - ~0x03 b 0000000000000011 - 0x03 1111111111111100 - ~0x03 w 非运算和与运算结合,可以确保将指定为清0。如将第4位清0: BYTE b = 50; cout << "b = " << b << endl; BYTE c = b & ~0x10; cout << "c = " << c << endl; 可表达为: 00110010 - b & 11101111 - ~0x10 ---------- 00100010 - result 移位运算(>> 与 <<) 将位值向一个方向移动指定的位数。右移 >> 算子从高位向低位移动,左移 << 算子从低位向高位移动。往往用位移来对齐位的排列(如MAKEWPARAM, HIWORD, LOWORD 宏的功能)。 BYTE b = 12; cout << "b = " << b << endl; BYTE c = b << 2; cout << "c = " << c << endl; c = b >> 2; cout << "c = " << c << endl; 可表达为: 00001100 - b 00110000 - b << 2 00000011 - b >> 2 译注:以上示例都对,但举例用法未必恰当。请阅文末链接的文章,解释得较为清楚。 位域(Bit Field) 位操作中的一件有意义的事是位域。利用位域可以用BYTE, WORD或DWORD来创建最小化的数据结构。例如要保存日期数据,并尽可能减少内存占用,就可以声明这样的结构: struct date_struct { BYTE day : 5, // 1 to 31 month : 4, // 1 to 12 year : 14; // 0 to 9999 }date; 在结构中,日期数据占用最低5位,月份占用4位,年占用14位。这样整个日期数据只需占用23位,即3个字节。忽略第24位。如果用整数来表达各个域,整个结构要占用12个字节。 | 0 0 0 0 0 0 0 0 | 0 0 0 0 0 0 0 0 | 0 0 0 0 0 0 0 0 | | | | | +------------- year --------------+ month+-- day --+ 现在分别看看在这个结构声明中发生了什么 首先看一下位域结构使用的数据类型。这里用的是BYTE。1个BYTE有8个位,编译器将分配1个BYTE的内存。如果结构内的数据超过8位,编译器就再分配1个BYTE,直到满足数据要求。如果用WORD或DWORD作结构的数据类型,编译器就分配一个完整的32位内存给结构。 其次看一下域声明。变量(day, month, year)名跟随一个冒号,冒号后是变量占用的位数。位域之间用逗号分隔,用分号结束。 使用了位域结构,就可以方便地象处理普通结构数据那样处理成员数据。尽管我们无法得到位域的地址,却可以使用结构地址。例如: date.day = 12; dateptr = &date; dateptr->year = 1852;

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