C++ 異或運算及其應用


前置知識:

1.一個整數自己跟自己異或,結果為0   //因為異或的法則為,相同為0,不同為1,注意這里所說的都是二進制位。

2.任意一個整數跟0異或,結果為本身。 //因為1異或0得1,0異或0,得0,所以1還是1,0還是0,沒發生變化。

 

 

 

位運算
    位運算的運算分量只能是整型或字符型數據,位運算把運算對象看作是由二進位組成的位串信息,按位完成指定的運算,得到位串信息的結果。
位運算符有:
    &(按位與)、|(按位或)、^(按位異或)、~ (按位取反)。
    其中,按位取反運算符是單目運算符,其余均為雙目運算符。
    位運算符的優先級從高到低,依次為~、&、^、|,
    其中~的結合方向自右至左,且優先級高於算術運算符,其余運算符的結合方向都是自左至右,且優先級低於關系運算符。
   (1)按位與運算符(&)
    按位與運算將兩個運算分量的對應位按位遵照以下規則進行計算:
     0 & 0 = 0, 0 & 1 = 0, 1 & 0 = 0, 1 & 1 = 1。
即同為 1 的位,結果為 1,否則結果為 0。
    例如,設3的內部表示為
     00000011
    5的內部表示為
     00000101
    則3&5的結果為
     00000001
    按位與運算有兩種典型用法,一是取一個位串信息的某幾位,如以下代碼截取x的最低7位:x & 0177。二是讓某變量保留某幾位,其余位置0,如以下代碼讓x只保留最低6位:x = x & 077。以上用法都先要設計好一個常數,該常數只有需要的位是1,不需要的位是0。用它與指定的位串信息按位與。
   (2)按位或運算符(|)
    按位或運算將兩個運算分量的對應位按位遵照以下規則進行計算:
     0 | 0 = 0, 0 | 1 = 1, 1 | 0 = 1, 1 | 1 = 1
即只要有1個是1的位,結果為1,否則為0。
    例如,023 | 035 結果為037。
    按位或運算的典型用法是將一個位串信息的某幾位置成1。如將要獲得最右4為1,其他位與變量j的其他位相同,可用邏輯或運算017|j。若要把這結果賦給變量j,可寫成:
     j = 017|j
   (3)按位異或運算符(^)
    按位異或運算將兩個運算分量的對應位按位遵照以下規則進行計算:
     0 ^ 0 = 0, 0 ^ 1 = 1, 1 ^ 0 = 1, 1 ^ 1 = 0
即相應位的值相同的,結果為 0,不相同的結果為 1。
    例如,013^035結果為026。
    異或運算的意思是求兩個運算分量相應位值是否相異,相異的為1,相同的為0。按位異或運算的典型用法是求一個位串信息的某幾位信息的反。如欲求整型變量j的最右4位信息的反,用邏輯異或運算017^j,就能求得j最右4位的信息的反,即原來為1的位,結果是0,原來為0的位,結果是1。
   (4)按位取反運算符(~)
    按位取反運算是單目運算,用來求一個位串信息按位的反,即哪些為0的位,結果是1,而哪些為1的位,結果是0。例如, ~7的結果為0xfff8。
    取反運算常用來生成與系統實現無關的常數。如要將變量x最低6位置成0,其余位不變,可用代碼x = x & ~077實現。以上代碼與整數x用2個字節還是用4個字節實現無關。
    當兩個長度不同的數據進行位運算時(例如long型數據與int型數據),將兩個運算分量的右端對齊進行位運算。如果短的數為正數,高位用0補滿;如果短的數為負數,高位用1補滿。如果短的為無符號整數,則高位總是用0補滿。
    位運算用來對位串信息進行運算,得到位串信息結果。如以下代碼能取下整型變量k的位串信息的最右邊為1的信息位:((k-1)^k) & k。
移位運算
    移位運算用來將整型或字符型數據作為二進位信息串作整體移動。有兩個運算符:
     << (左移) 和 >> (右移)
移位運算是雙目運算,有兩個運算分量,左分量為移位數據對象,右分量的值為移位位數。移位運算將左運算分量視作由二進位組成的位串信息,對其作向左或向右移位,得到新的位串信息。
    移位運算符的優先級低於算術運算符,高於關系運算符,它們的結合方向是自左至右。
   (1)左移運算符(<<)
    左移運算將一個位串信息向左移指定的位,右端空出的位用0補充。例如014<<2,結果為060,即48。
    左移時,空出的右端用0補充,左端移出的位的信息就被丟棄。在二進制數運算中,在信息沒有因移動而丟失的情況下,每左移1位相當於乘2。如4 << 2,結果為16。
   (2)右移運算符(>>)
    右移運算將一個位串信息向右移指定的位,右端移出的位的信息被丟棄。例如12>>2,結果為3。與左移相反,對於小整數,每右移1位,相當於除以2。在右移時,需要注意符號位問題。對無符號數據,右移時,左端空出的位用0補充。對於帶符號的數據,如果移位前符號位為0(正數),則左端也是用0補充;如果移位前符號位為1(負數),則左端用0或用1補充,取決於計算機系統。對於負數右移,稱用0 補充的系統為“邏輯右移”,用1補充的系統為“算術右移”。以下代碼能說明讀者上機的系統所采用的右移方法:
     printf("%d\n\n\n", -2>>4);
若輸出結果為-1,是采用算術右移;輸出結果為一個大整數,則為邏輯右移。
    移位運算與位運算結合能實現許多與位串運算有關的復雜計算。設變量的位自右至左順序編號,自0位至15位,有關指定位的表達式是不超過15的正整數。以下各代碼分別有它們右邊注釋所示的意義:
     ~(~0 << n)
     (x >> (1 p-n)) & ~(~0 << n)
     new |= ((old >> row) & 1) << (15 – k)
     s &= ~(1 << j)
     for(j = 0; ((1 << j) & s) == 0; j ) ;
 
 


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM