位操作

最新推荐文章于 2022-07-21 19:19:06 发布

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分类专栏： VC++编程文章标签： string c 嵌入式编程语言 n2

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本文参考http://www.cppblog.com/Husiwa/archive/2011/07/12/150751.aspx

http://apps.hi.baidu.com/share/detail/5984673

C++位操作包括两种：传统的C语言方式的位操作和C++中利用bitset容器的位操作 1 d# J8 P2 o6 O' P
一、传统的C方式位操作：: O3 i" ^) [* I0 F
1.基本操作：
  使用一个unsigned int变量来作为位容器。. _' i* b: K7 }7 X* K
2.操作符：' ^( z$ `% a7 V
| 按位或操作符：result=exp1|exp2;当exp1和exp2中对应位中至少有一个为1时，result中对应位为1，否则为0。
&  按位与操作符：：result=exp1&exp2;当exp1和exp2中对应位全为1时，result中对应位为1，否则为0。* Z# D  t(D  t( ^2 ], g6 n
^  按位异或或操作符：result=exp1^exp2;当exp1和exp2中对应位不相同时，result中对应位为1，否则为0。
~  反转操作符：将位容器中的所有位都反转，1变为0，0变为1。( U, d, A  o9 I. _
<< 按位左移操作符：exp<<n，将容器中所有的位向左移n位，空出的位用0填充。8 N! b5 J' E* N9 Z
>> 按位右移操作符：exp>>n，将容器中所有的位向右移n位，空出的位用0填充。/ v5 ^7 B3 R$ b, {/ C
|=,&=,^= 分别对应|&^三种操作符的复合操作符。
3.常用操作
例子：

1、设置位：设置某位为1，而其他位保持不变，可以使用位逻辑或运算。
         char c;
         c=c|0x40;
     这样不论c原先是多少，和01000000或以后，总能使第6位为1，而其他位不变。
2、清除位：设置某位为0，而其他位保持不变。可以使用位逻辑与运算。
         c=c&0xBF;
     这样c和10111111与以后，总能使第6位为0，其他位保持不变。
     那如果想让某位为1，其他位都为0怎么办呢？

3、位移运算符作用于其左侧的变量，其右侧的表达式的值就是移动的位数，运算结果就是移动后的变量结果。
         b=a<<2;
     就是a的值左移两位并赋值为b。a本身的值并没有改变。
     向左移位就是在低位上补0，向右移位就是在高位上补0。右移时可以保持结果的符号位，也就是右移时，如果最高位为1，是符号位，则补1而不是补0。
     程序员常常对右移运算符来实现整数除法运算，对左移运算符来实现整数乘法运算。其中用来实现乘法和除法的因子必须是2的幂次。
     举例：输入一个整数，判断这个数中有几个二进制位1？例如输入67，输出结果应该为3。因为67的相应二进制数为00000000 01000011(0043H)，有3个1出现。

   分析：要判断是不是1，只需要判断该位与1与以后是不是1就可以知道。一个整数，判断16次即可。
         main()
         {
             int num,k;
             int count=0;                /* 记录1的个数 */
             scanf("%d",&num);
             for(k=0;k<16;k++)
             {
                 if(num&1==1) count++;     /* 判断最低位是不是1 */
                 num>>=1;                  /* num右移1位 */
             }
             printf("%d\n",count);
         }
     这样每次都判断最低位是不是1，判断完以后，让前面的右移一位即可。: Y

4、（若没看懂下面的表达式则参照bitset方法中第5条）

这里我们假设有一个result的unsigned int变量用来储存32个学生的成绩（通过和不通过分别用0和1），这样result就有33位（result从右至左，从0开始计算位数，在这个例子中0位被浪费）。; a6 A' q! }# W7 H6 Y& H$ C
(a) 将第27位设置为及格（设作1）其他位不变：8 a8 e/ n2 ~! d7 m/ s
result|＝(1<<27) //任意的位值与1作按位或操作其值为1，而与0作按位与操作其值不变
(b) 将第27位设置成不及格（设为0）。8 f: b2 W8 F; r4 U: Q
result&=~(1<<27) //任意的位值与0作按位与操作其值为0，而与1作按位与操作其值不变$ j! n3 C$ U" k* t+ F0 ~
(c) 反转第27位的值。. m5 V2 |5 O) F8 Y) ~7 ?3 A9 K
result^=(1<<27) //任意的位值与1作按位异或操作其值为1，而与0作按位异与操作其值不变

二、C++中的bitset容器
1、头文件：+ I% l) R- \, j" I* t
#include <bitset>
2、声明一个容器：/ V5 W- ]+ |2 r8 B
(a)声明一个指定位数的空容器（所有位设为0）: bitset<int> bits;（表达式没看懂，这里的int是指位的个数？）
(b)声明一个指定位数并将指定的几个位初始化为相应值的容器：

  bitset<n> bits(int);
  bitdet<int> bits(string&)3 [4 r" _4 ^/ I2 O6 X9 m
总结：bitset模板类中类型参数传递容器的位数，而构造函数参数通过一个int或一个string&值来从右至左初始化容器中的相应值。
3、bitset的基本用法：
操作                         功能                                  用法+ N0 X! i' w+ u+ b
test(pos)                      pos位是否为1                   a.test(4)
any()                         任意位是否为1                a.any()
none()                         是否没有位为1                a.none()+ c4 i7 d/ A  h5 W  k4 L
count()                      值是1的位的小数 a.count()6 k2 z9 V  o  K, U8 _+ O( X# r
size()                         位元素的个数                   a.size()
[pos]                         访问pos位                      a[4]
flip() 翻转所有位 a.flip()
flip(pos) 翻转pos位                      a.flip(4)
set()                            将所有位置1                   a.set()& [. _2 I- j8 I6 s2 M( N2 U1 Z
set(pos)                      将pos位置1                      a.set(4)
reset()                         将所有位置0                   a.reset()
reset(pos) 将pos位置0                      a.reset(4)$ e$ A( w+ ~# M
4、bitset与传统C位操作及字符串的转换
可以通过to_string()成员将容器转输出为一个string字符串，另外还可以用to_long()成员将容器输出到传统的用于C风格的位容器中。如：
unsigned long bits = bits.to_long();
sting str(bits.to_string());& p/ \! \' s  K4 ]*
Q  G$ Q/ m
5、如何对某一位置0或者置1？
方法一:
写成宏，方便移植
#define setbit(x,y) x|=(1<<y) //将X的第Y位置1, a" d7 y' }7 {; |4 n$ z: j
#define clrbit(x,y) x&=!(1<<y) //将X的第Y位清0
方法二:
C语言位运算除了可以提高运算效率外，在嵌入式系统的编程中，它的另一个最典型的应用，而且十分广泛地正在被使用着的是位间的与（&）、或（|）、非（~）操作，这跟嵌入式系统的编程特点有很大关系。我们通常要对硬件寄存器进行位设置。譬如，我们通过将AM186ER型80186处理器的中断屏蔽控制寄存器的第低6位设置为0（开中断2），最通用的做法是：3 U/ h7 @  f: ]# k# ~

#define INT_I2_MASK 0x0040 5 J# s5 n& N0 f# ]: I* c+ ^. v
wTemp = inword(INT_MASK);0 T5 Y: h4 w, }4 C
outword(INT_MASK, wTemp &~INT_I2_MASK); " N+ o1 F, _) o+ k0 `
而将该位设置为1的做法是：& a, W/ p6 r  T, M9 @
#define INT_I2_MASK 0x0040
Temp = inword(INT_MASK);5 G3 \* k6 `4 A1 t( r3 @& M
outword(INT_MASK, wTemp | INT_I2_MASK); ( ~  ^- [6 N8 K% X* ~2 M8 o
判断该位是否为1的做法是：
#define INT_I2_MASK 0x0040   P/ `9 E  @3 }
wTemp = inword(INT_MASK);( w7 C9 S! x, l6 n! r
if(wTemp & INT_I2_MASK)
{{
… /* 该位为1 */
} . E' F6 a' z- x3 o( ?
方法三:( h+ C7 j5 U1 g- [  L! L& d9 z
int a|=(1<<x) //X就是某位需要置1的数字，如第四位置1为： a|=(1<<4): R- A4 {. s4 Y8 T3 t7 `
int b&=~(1<<x) //把某位置05 j6 A* v! e* ~/ V& [0 H$ v8 y8 x
x=x|0x0100 //把第三位置1
x=x&0x1011 //把第三位置0* l6 Q# N0 |# i. `2 s3 _
#define BitGet(Number,pos) ((Number) >> (pos)&1)) //用宏得到某数的某位
#define BitGet(Number,pos) ((Number) |= 1<<(pos)) //把某位置17 P: G/ R3 _7 B- ?& s
#define BitGet(Number,pos) ((Number) &= ~(1<<(pos)) //把某位置0
#define BitGet(Number,pos) ((Number) ^= 1<<(pos)) //把Number的POS位取反% u) p5 E+ @# C" c' c# P( I$ \' W
典型操作有：! r: a" r+ x4 l% s3 k; d
WTCON |=  (1 << 5) //WTCON的第五位清1 ! P; E% m% m+ P# Q# N
WTCON &= ~(1 << 5) //WTCON的第五位清0