C++basic--bit位运算

最新推荐文章于 2025-03-12 09:37:11 发布

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分类专栏： cpp

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本文介绍了C++中的位运算，包括二进制反码、按位与、按位或、按位异或和位移运算，并详细阐述了位运算符的用法，如掩码、打开、关闭和切换位。此外，还探讨了位域的概念，一种用于以位形式存储数据的数据结构，以及其在不同平台下的存储规则和注意事项。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

位操作

C语言中,可以单独操控变量中的位.

位运算符

二进制反码或按位取反: ~

~(00000010) //表达式
 (11111101) //结果值

按位与: &

与运算同1为1,其余为0

(00000010)&(00000001) //表达式
(00000000) //结果值

按位或: |

或运算同0为0,其余为1

(00000010)|(00000001) //表达式
(00000011) //结果值

按位异或: ^

异或运算不同为1,相同为0

(00000010)^(00000001) //表达式
(00000011) //结果值

为运算符的用法

按位与运算符 & 常用于掩码.

(00000011) & (00000001)
(00000001)    //0掩码

按位或运算符 | 常用于打开位.

(00000001) | (00000010)
(00000011)    //1开位

按位运算符 & ~ 用于关闭位

(00000011) & ~(00000001)
(00000010)     //1关位

按位运算符 ^ 用于切换位

(01010101) ^ (00001111)
(01011001)    //0不变1切换

检查位的值

//检查flags中1号位是否为1.
flags = (10101010);
mask =  (00000010);
if((flags & mask) == mask)
    cout<<"flags中1号位是1"<<endl;

移位运算符

左移<<

移除左末端位,用0填充

(00000010) << 2
(00001000)

右移>>

移除右末端位,无符号填0,有符号取决于机器

移位运算符的用法

移位运算符针对2的幂提供快速有效的乘法和除法.类似于十进制中移动小数点来乘以或除以10

num << n; //num乘以2的n次幂
num >> n; //如果num非负,则num除以2的n次幂

位域

操控位的第二种方法是位域(位字段)

位域是一种数据结构,可以把数据以位的形式储存.位域的存储顺序与机器有关.其类型必须是整型或枚举类型,且引用与指针无法作用于位域

//创建两个2位字段和一个8位字段
struct bit
{
    unsigned int code1 : 2;
    unsigned int code2 : 2;
    unsigned int code3 : 8;
} proced;
//赋值,不可超出字段的可容纳范围[2,2^n]
proced.code1 = 0;
proced.code2 = 3;
proced.code3 = 102;

若声明的总位数超过一个unsigned int 类型,会用到下一个unsigned int类型的存储位置.但一个字段不允许跨越两个unsigned int之间的边界.编译器会自动移动跨界的字段,保持unsigned int的边界对齐.一旦发生这种情况,第一个unsigned int中会留下一个未命名的"洞".

在x86系统中,unsigned int为32位.

可以用未命名的字段"填充"未命名的"洞".

struct stuff
{
    unsigned int field1 : 30;
    unsigned int        : 2;
    unsigned int field2 : 4;
    unsigned int        : 0;
    unsigned int field3 : 4;
};
//field1于field2之间有一个2位的空隙填充洞
//field3则会存储在下一个unsigned int中