位运算通过操作二进制位提升效率,C++支持6种运算符:&(与)、|(或)、^(异或)、~(取反)、(右移)。常用技巧包括:用n & 1判断奇偶、异或交换两数、n & (n-1)清零最低位1、n & (-n)提取最低位1、按位设置/清除/查询、枚举子集等。广泛应用于状态压缩、权限控制、位图标记、快速乘除等场景,是优化算法和底层编程的重要手段。

在C++中,位运算是直接对整数的二进制位进行操作的技术,具有高效、节省资源的优点。合理使用位运算不仅能提升程序性能,还能简化某些逻辑判断和数学计算。下面介绍常见的位运算符、技巧及其典型应用场景。
常用位运算符说明
C++提供了6个基本的位运算符:
&:按位与,两对应位都为1时结果为1|:按位或,任一位为1结果为1^:按位异或,两对应位不同为1~:按位取反,0变1,1变0:左移,高位丢弃,低位补0>>:右移,正数补0,负数视实现而定(通常补符号位)
这些操作对象必须是整型(如int、unsigned int、char等)。
常用技巧与实用场景
掌握以下技巧可以显著提高编码效率和代码简洁性。
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1. 判断奇偶性
一个数n是奇数当且仅当其最低位为1,因此可以用 n & 1 快速判断:
if (n & 1) { // n 是奇数}
比 n % 2 更快,尤其在循环中频繁判断时优势明显。
2. 交换两个整数(不用临时变量)
利用异或的性质 a ^ a = 0 和 a ^ 0 = a:
a ^= b;b ^= a;a ^= b;
执行后a和b完成交换。虽然现代编译器优化下性能差异不大,但作为技巧值得了解。
3. 清零最低位的1
n & (n – 1) 可以将n的二进制表示中最右边的1变为0。
常用于统计1的个数:
int count = 0;while (n) { n &= n - 1; count++;}
比逐位检查更高效,因为只处理1的位。
4. 提取最低位的1
n & (-n) 得到n中最右边的1所代表的值。
例如:n = 12(1100),-n 是补码表示,n & (-n) = 4(即100),可用于树状数组等数据结构。
5. 设置、清除、查询某一位
假设要操作第k位(从0开始):
设置第k位为1:n |= (1 清除第k位:n &= ~(1 查询第k位是否为1:(n >> k) & 1
这在状态压缩、标志位管理中非常常见。
6. 枚举子集
若mask表示一个集合,可通过以下方式枚举其所有子集:
for (int sub = mask; sub; sub = (sub - 1) & mask) { // 处理子集 sub}
这是状态压缩DP中的经典技巧。
实际应用场景举例
状态压缩(State Compression):用一个整数的每一位表示某个元素是否被选中。比如在DFS或动态规划中表示已访问的节点集合。
权限控制:每个权限对应一个位,通过 | 添加权限,& 检查权限,^ 切换权限。
哈希与位图(Bitmap):用bitset或整数数组模拟大布尔数组,节省内存,常用于去重或标记访问状态。
快速乘除**:左移1位相当于乘2,右移1位相当于除2(对无符号数安全,有符号需注意符号位)。
基本上就这些核心技巧和用途。位运算虽小,但在算法优化和底层编程中作用不小,理解透彻能写出更高效的代码。
以上就是c++++如何使用位运算_c++按位操作技巧与应用场景的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!
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