魔域掉钱版和怀旧版、^、~、>>、

在现代计算机中,魔域掉钱版和怀旧版所有数据都以二进制形式存储,即 0 和 1 两种状态。计算机对二进制数据进行的运算(如加、减、乘、除)被称为位运算,即对二进制数的每一位进行操作的运算。

为了更好地理解位运算,举个简单的例子:假设我们有如下代码进行两个整数的加法运算:

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

计算机会将这两个整数转换为二进制形式,然后进行加法运算:

35: 0010 0011 47: 0010 1111 ---------------- 82: 0101 0010

因此,与直接使用 +、-、*、/ 运算符相比,合理运用位运算可以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
&     两个位都为1时,结果才为1  
|     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1,1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,高位补0或符号位补齐  
3. 按位与运算符(&)

定义:对参与运算的两个数据的二进制位进行"与"运算。

运算规则

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

总结:只有两位同时为1时,结果才为1,否则结果为0。

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

注意:负数按补码形式参与按位与运算。

用途

清零:如果想将一个单元清零,只要与一个各位都为零的数值相与,结果为零。

取一个数的指定位:例如,取数 X = 1010 1110 的低4位,只需另找一个数 Y = 0000 1111,然后 X & Y = 0000 1110 即可得到 X 的指定位。

判断奇偶:通过判断最未位是0还是1来决定奇偶,可以用 if ((a & 1) == 0) 代替 if (a % 2 == 0) 来判断 a 是否为偶数。

4. 按位或运算符(|)

定义:对参与运算的两个对象的二进制位进行"或"运算。

运算规则

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

总结: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 的值为7。

注意:负数按补码形式参与按位或运算。

用途

设置某些位为1:例如,将数 X = 1010 1110 的低4位设置为1,只需另找一个数 Y = 0000 1111,然后 X | Y = 1010 1111 即可得到。

5. 异或运算符(^)

定义:对参与运算的两个数据的二进制位进行"异或"运算。

运算规则

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

总结:相应位相同为0,相异为1。

性质

交换律

结合律: (a ^ b) ^ c == a ^ (b ^ c)

对于任何数 x,都有 x ^ x = 0,x ^ 0 = x

自反性:a ^ b ^ b = a ^ 0 = a

用途

翻转指定位:例如,将数 X = 1010 1110 的低4位翻转,只需另找一个数 Y = 0000 1111,然后 X ^ Y = 1010 0001 即可得到。

与0相异或值不变:例如 1010 1110 ^ 0000 0000 = 1010 1110

交换两个数

void Swap(int &a, int &b) { if (a != b) { a ^= b; b ^= a; a ^= b; } } 6. 取反运算符(~)

定义:对参与运算的一个数据的二进制位进行"取反"运算。

运算规则

~1 = 1111 1110 ~0 = 1111 1111

即:

~1 = -2 ~0 = -1

总结:将 0 变 1,1 变 0。

用途

使一个数的最低位为零:例如,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。

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,高位丢弃,低位补0。

例如,设 a = 1010 1110,a = a << 2 将 a 的二进制位左移2位、右补0,即得 a = 1011 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,高位补0或补符号位,右边丢弃。

例如,a = a >> 2 将 a 的二进制位右移2位,左补0 或补符号位,具体取决于数的正负。

操作数每右移一位,相当于该数除以2。

9. 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:a &= b 相当于 a = a & b

|= 例:a |= b 相当于 a = a | b

>>= 例:a >>= b 相当于 a = a >> b

<<= 例:a <<= b 相当于 a = a << b

^= 例:a ^= b 相当于 a = a ^ b

运算规则与前述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,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:

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,左边不足的位按以下三种情况补足:

如果整型数据为正数,左边补16个0。

如果整型数据为负数,左边补16个1。

如果整型数据为无符号数,左边也补16个0。

例如:

long a = 123; int b = 1; long result = a & b; long a = 123; unsigned int b = 1; long result = a & b;

2025-07-01 18:46 点击量:0