c++如何进行位操作(与、或、异或、移位)_c++位运算基础与示例

C++位操作通过&、|、^、~、等运算符直接处理二进制位,常用于状态管理与性能优化。按位与(&)可判断特定位是否为1,如检测奇偶性;按位或(|)用于设置标志位,如开启第3位;按位异或(^)可翻转指定位或交换变量值;左移()等效乘除2的幂,适用于高效计算与数据组合。使用时需注意优先级、符号类型及可读性问题,推荐结合无符号类型操作以避免歧义。

c++如何进行位操作(与、或、异或、移位)_c++位运算基础与示例

在C++中,位操作是直接对整数的二进制位进行处理的技术,常用于优化性能、状态管理、硬件编程等场景。掌握基本的位运算符及其用法,是提升编程效率的重要一步。

1. 常见位运算符及其作用

C++提供了以下几种基本的位运算符:&(按位与):两个对应位都为1时,结果位才为1。|(按位或):两个对应位有一个为1,结果位就为1。^(按位异或):两个对应位不同时,结果位为1。~(按位取反):将每一位0变1、1变0。:将二进制位向左移动n位,右边补0。>>(右移):将二进制位向右移动n位,左边补符号位(有符号数)或0(无符号数)。

2. 按位与(&)——判断某位是否为1

常用于检测某个特定位是否被设置。例如,判断一个数是否为偶数:

if ((n & 1) == 0) {    // n 是偶数}

因为最低位为0表示偶数,使用 n & 1 可提取最低位。

也可用于掩码操作,如提取低8位:

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int lowByte = value & 0xFF;

3. 按位或(|)——设置某位为1

常用于开启某个标志位。例如,设置第3位(从0开始):

value = value | (1 << 3);

这里先将1左移3位得到 0b1000,再与原值做或操作,确保第3位为1,其余位不变。

4. 按位异或(^)——翻转某位或交换变量

异或的特点是相同为0,不同为1。可用于翻转指定位:

value = value ^ (1 << 2);  // 翻转第2位

还有一个经典用法:不用临时变量交换两个数:

a = a ^ b;b = a ^ b;a = a ^ b;  // 此时 a 和 b 已交换

5. 移位操作(>)——高效乘除与数据对齐

左移1位相当于乘以2,右移1位相当于除以2(向下取整):

int x = 5 <> 1; // 相当于 10 / 2 = 5

注意:右移有符号负数时行为依赖编译器实现(通常为算术右移),建议对无符号类型使用移位避免歧义。

移位也常用于组合字节

unsigned int combined = (byte1 << 8) | byte2;  // 将两个字节合并为16位

6. 实用技巧与注意事项

优先级问题:位运算符优先级低于算术运算符和关系运算符,记得加括号。使用 unsigned 类型进行位操作更安全,避免符号扩展问题。异或可用于简单加密或查找只出现一次的数(如数组中其他数都成对出现)。利用异或性质:a ^ a = 0a ^ 0 = a

基本上就这些。熟练运用这些操作,能让代码更简洁高效。实际使用时结合具体场景选择合适的方法,避免过度优化影响可读性。

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