C++位运算

本文探讨了位逻辑运算符(与、异或、或)的基本原理,以及如何利用它们进行加密、变量交换和二进制操作。移位运算符如左移(<<)和右移(>>)在提升程序性能中的作用也被详细解释,包括替代乘法和除法的应用实例。

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运算符

  1. 位逻辑运算符

& (位   “与”)  and

一个原则,a&b = 1的情况只有a和b都是1.。

&通常用于二进制取位操作,例如&1就是取二进制的最末位,取&10就是取倒数第二位。

^  (位   “异或”)

一个原则,不同则为1,相则为0。

(1)可以用于简单的加密。。

(a^b)^b=a,那么假设a为原始值,b为加密数,则只要通过加密后的数字^b就能获到原有的。值。

(2)可以进行不用临时变量的变量值交换。

a = a^b;
b = a^b;
a = a^b;

      |   (位    “或”)   or

一个原则,至少有1个“1”的时候运算结果为1

通常用于二进制特定位的无条件赋值,例如|1则是把二进制最末位强行变为1。

      ~  (位   “取反”)

~运算的定义把内存中的0和1全部取反,所以~运算时要格外小心,你需要注意整数类型有没符号,如果~的对象是无符号整数(不能表示负数),那么他的值就是它与它的上界限的之差,因为无符号类型的数是用0000到0000到FFFF依次表示的。

  1. 移位运算符

<<(左移)

a<<b 表示把a转为二进制后左移b位(在后面添加 b个0)。

例如

100的二进制表示为1100100,100左移2位后(后面加2个零):1100100<<2 =110010000 =400,可以看出,a<<b的值实际上就是a乘以2的b次方,因为在二进制数后面添加一个0就相当该数乘以2,2个零即2的2次方 等于4。通常认为a<<1比a*2更快,因为前者是更底层一些的操作。

因此程序中乘以2的操作尽量用左移一位来代替。

 >>(右移)

和<<相似,a>>b表示二进制右移b位(去掉末b位),相当于a除以2的b次方(取整)。我们经常用>>1来代替 /2(div 2),比如二分查找、堆的插入操作等等。想办法用>>代替除法运算可以使程序的效率大大提高。最大公约数的二进制算法用除以2操作来代替慢的出奇的%(mod)运算,效率可以提高60%。

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