位運算基本概念及簡單運用


 

C語言提供了六種位運算符:


    &     按位與
    |      按位或
    ^      按位異或
    ~      取反
    <<    左移,相當與*2
    >>    右移,正數高位補0,負數由計算機決定

   循環左移k次 (x<<k) | (x >> (32-k)),

   循環右移k次 (x>>k) | (x << (32-k))

 

當然常常應為優先級問題而犯錯~~~

優先級及口訣如下

優先級別 運算符 記憶口訣
1  ()  []  .  ->

括號成員第一;        //括號運算符[]() 成員運算符.  ->

全體單目第二;        //所有的單目運算符比如++、 --、 +(正)、 -(負) 、指針運算*、&乘除余三,加減四;   //這個"余"是指取余運算即%

移位五,關系六;    //移位運算符:<< >> ,關系:> < >= <= 等

等於(與)不等排第七;    //即== 和!=

位與異或和位或;    //這幾個都是位運算: 位與(&)異或(^)位或(|)    

"三分天下"八九十;  

邏輯或跟與;            //邏輯運算符:|| 和 &&

十二和十一;            //注意順序:優先級(||)  底於 優先級(&&) 

條件高於賦值,        //三目運算符優先級排到13 位只比賦值運算符和","高

逗號運算級最低!    //逗號運算符優先級最低 




2

 !  ~   -(負號)

++  --   &(取變量地址) *

(type)(強制類型)    sizeof 

3  * / %
4 +   - 
5  >>    <<  
6 >    >=    <    <= 
7 ==    !=   
8 &
9 ^
10 |
11 &&
12 ||
13 ?:
14 =  +=  -=  *=  /=   %=  |=   ^=   &=   >>=   <<=
15 ,

 

按位與運算

按位與運算符"&"是雙目運算符。其功能是參與運算的兩數各對應的二進位相與。只有對應的兩個二進位均為1時,結果位才為1,否則為0。參與運算的數以補碼方式出現。
例如:9&5可寫算式如下:
    00001001      (9的二進制補碼)
    &00000101    (5的二進制補碼)
    00000001       (1的二進制補碼)
可見9&5=1。
按位與運算通常用來對某些位清0或保留某些位。例如把a 的高八位清 0 ,保留低八位,可作a&255運算(255 的二進制數為0000000011111111)。

 

按位或運算

按位或運算符“|”是雙目運算符。其功能是參與運算的兩數各對應的二進位相或。只要對應的二個二進位有一個為1時,結果位就為1。參與運算的兩個數均以補碼出現。
例如:9|5可寫算式如下:
    00001001
    |00000101
    00001101    (十進制為13)
可見9|5=13

 

按位異或運算

按位異或運算符“^”是雙目運算符。其功能是參與運算的兩數各對應的二進位相異或,當兩對應的二進位相異時,結果為1。參與運算數仍以補碼出現,例如9^5可寫成算式如下:
    00001001
    ^00000101 
    00001100    (十進制為12)

 

求反運算

求反運算符~為單目運算符,具有右結合性。其功能是對參與運算的數的各二進位按位求反。例如~9的運算為:
    ~(0000000000001001)
結果為:1111111111110110

 

左移運算

左移運算符“<<”是雙目運算符。其功能把“<< ”左邊的運算數的各二進位全部左移若干位,由“<<”右邊的數指定移動的位數,高位丟棄,低位補0。例如:
    a<<4
指把a的各二進位向左移動4位。如a=00000011(十進制3),左移4位后為00110000(十進制48)。

 

右移運算

右移運算符“>>”是雙目運算符。其功能是把“>>”左邊的運算數的各二進位全部右移若干位,“>>”右邊的數指定移動的位數。例如:
    設  a=15,
    a>>2
表示把000001111右移為00000011(十進制3)。

注意:對於有符號數,在右移時,符號位將隨同移動。當為正數時,最高位補0,而為負數時,符號位為1,

         最高位是補0或是補1 取決於編譯系統的規定。Turbo C和很多系統規定為補1。

 

簡單運用

一:交換兩個數(字符),不用第三個變量就可以交換兩個變量的值了:

      用異或^,原理:兩次異或能還原,即a = (a^b) ^ b

 

二:判斷一個數是不是2的冪次:

     原理:2的冪次的二進制表示中只有一位是1,其他位為0

     x = x&(x-1)是讓x的二進制碼最右側的1置為0,如果結果為0就表示原先x只有1位是1,其他位為0

     inline bool is2pow(int x) { return (x&(x-1)==0 && (x!=0)); }

     inline bool is2pow(int x) { return ( (x&-x)==x ); }

 

三:求一個整數有多少位是0:

      原理同上。用x&(x-1)

1 int  count = 0;
2 while(x)
3 {
4    ++count;
5    x &= (x-1);
6 }

 

四:二進制快速求冪:

1 long pow(int x, unsigned int n){
2     long p = 1;
3     while (n){
4         if (n & 1) p *= x;
5         x *= x;
6         n >>= 1;
7     }
8     return p;
9 }

 

五:判斷奇偶數:

     原理:奇數最后一位為1,偶數為0

     inline bool odd(int x) { return x&1; }

     inline bool even(int x) {return !(x&1); } 

     n%2 = n&1

     n%4 = n&3

     n%8 = n&7

     ……

 

六:求x絕對值:

     原理:x為正數時不做改變,為負數時取反加1

     x為正數時y = 0 = 0000 0000 0000 0000

     x為負數時y = -1 = 1111 1111 1111 1111

     跟0異或是本身,跟1異或是取反

1 inline int abs(int x){
2     int y = x >> 31;
3     return ( x^y-y);
4 }

 

七:對2的冪次取模:

     原理:x&y取出x和y二進制位1的所有位。x^y>>1取出x,y只有一個二進制位1的並除以2

     return (x&y) + (x^y)>>1);

     不用位運算時注意 (x+y)/2,有可能會溢出。

     x向上取整到y,其中y=2^n (字節對齊用):

     #define rund(x,y) ( ((x)+(y)-1)&~((y)-1) )

 

八:其他:

    只有第k位為1的數 1 << (k-1)

    后k位為均為1的數 (1<<k)-1

    x 的第k+1位 x >> k &1

    x的第k+1位置1: x >> k |(1 << k)

    x的第k+1位置0: x >> k &~(1 << k) 

    注意:左移1位再右移1位不一定時原先的值

 

至於高深用法可以戳戳這里 :http://www.cnblogs.com/tdyizhen1314/archive/2012/04/03/2431122.html


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