什么是位运算-优快云博客

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位运算是直接对整数在内存中的二进制位进行操作的运算。由于计算机内部数据是以二进制形式存储和处理的，位运算可以高效地处理数据，在很多场景下能够显著提高程序的性能。以下是常见的位运算符及其使用方法和示例。

1. 按位与（&）

定义：对两个操作数的对应二进制位进行逻辑与运算，只有当两个对应位都为 1 时，结果位才为 1，否则为 0。
用途：常用于清零某些位、获取特定的二进制位等。
示例代码：

python

a = 5  # 二进制: 0101
b = 3  # 二进制: 0011
result = a & b  # 二进制: 0001，十进制: 1
print(result)

cpp

#include <iostream>
int main() {
    int a = 5;  // 二进制: 0101
    int b = 3;  // 二进制: 0011
    int result = a & b;  // 二进制: 0001，十进制: 1
    std::cout << result << std::endl;
    return 0;
}

2. 按位或（|）

定义：对两个操作数的对应二进制位进行逻辑或运算，只要两个对应位中有一个为 1，结果位就为 1，只有当两个对应位都为 0 时，结果位才为 0。
用途：常用于设置某些位为 1。
示例代码：

python

a = 5  # 二进制: 0101
b = 3  # 二进制: 0011
result = a | b  # 二进制: 0111，十进制: 7
print(result)

cpp

#include <iostream>
int main() {
    int a = 5;  // 二进制: 0101
    int b = 3;  // 二进制: 0011
    int result = a | b;  // 二进制: 0111，十进制: 7
    std::cout << result << std::endl;
    return 0;
}

3. 按位异或（^）

定义：对两个操作数的对应二进制位进行逻辑异或运算，当两个对应位不同时，结果位为 1，相同时结果位为 0。
用途：常用于交换两个变量的值、判断两个数是否相等、找出数组中唯一出现一次的元素等。
示例代码：

python

a = 5  # 二进制: 0101
b = 3  # 二进制: 0011
result = a ^ b  # 二进制: 0110，十进制: 6
print(result)

cpp

#include <iostream>
int main() {
    int a = 5;  // 二进制: 0101
    int b = 3;  // 二进制: 0011
    int result = a ^ b;  // 二进制: 0110，十进制: 6
    std::cout << result << std::endl;
    return 0;
}

4. 按位取反（~）

定义：对操作数的每个二进制位进行取反操作，即 0 变为 1，1 变为 0。
用途：常用于生成掩码等。
示例代码：

python

a = 5  # 二进制: 0101
result = ~a  # 二进制: 1010（补码表示），十进制: -6
print(result)

cpp

#include <iostream>
int main() {
    int a = 5;  // 二进制: 0101
    int result = ~a;  // 二进制: 1010（补码表示），十进制: -6
    std::cout << result << std::endl;
    return 0;
}

5. 左移（<<）

定义：将操作数的二进制位向左移动指定的位数，右边空出的位用 0 填充。
用途：相当于将操作数乘以 2 的指定次幂。
示例代码：

python

a = 5  # 二进制: 0101
result = a << 2  # 二进制: 010100，十进制: 20
print(result)

cpp

#include <iostream>
int main() {
    int a = 5;  // 二进制: 0101
    int result = a << 2;  // 二进制: 010100，十进制: 20
    std::cout << result << std::endl;
    return 0;
}

6. 右移（>>）

定义：将操作数的二进制位向右移动指定的位数，左边空出的位根据符号位填充（正数用 0 填充，负数用 1 填充）。
用途：相当于将操作数除以 2 的指定次幂。
示例代码：

python

a = 5  # 二进制: 0101
result = a >> 1  # 二进制: 0010，十进制: 2
print(result)

cpp

#include <iostream>
int main() {
    int a = 5;  // 二进制: 0101
    int result = a >> 1;  // 二进制: 0010，十进制: 2
    std::cout << result << std::endl;
    return 0;
}