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位操作

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位操作程序设计中对位模式二进制数的一元和二元操作。在许多古老的微处理器上,位运算比加减运算略快,通常位运算比乘除法运算要快很多。在现代架构中,情况并非如此:位运算的运算速度通常与加法运算相同(仍然快于乘法运算)。

位运算符[编辑]

取反(NOT)[编辑]

取反是一元运算符,对一个二进制数的每一位执行逻辑操作。使数字1成为0,0成为1。例如:

   NOT 0111(十进制7)
       = 1000(十进制8)

许多程序设计语言(包括C程序设计语言family),取反操作符用波浪线"~"表示。值得注意的是此操作符与"逻辑非(!)"操作符不同。在C++中,逻辑非将数字整体看做一个布尔类型--将真值转化为假,将假值转化为真;而C语言将值1转化为0,将非零值转化为0。"逻辑非"并不是一个位操作。

按位或(OR)[编辑]

按位或处理两个长度相同的二进制数,两个相应的二进位中只要有一个为1,该位的结果值为1。例如

        0101(十进制5)
     OR 0011(十进制3)
       = 0111(十进制7)

在C类程序设计语言中,按位或操作符是"|"。这一操作符需要与逻辑或运算符(||)区别开来。

按位或能够将每一位看做旗帜;在二进制数中的每一位可以表示不同的布尔变量。应用按位或操作可以将二进制数的某一位设为1。例如

0010(十进制2)

能够看做包含4个旗帜的组合。第1,2,4旗帜为0;第3个旗帜为1。利用按位或可以将第1个旗帜设置为1,而其他旗帜不变。

       0010(十进制2)
    OR 1000(十进制8)
       = 1010(十进制10)

这一技巧通常用来保存程序中的大量布尔变量。

按位异或(XOR)[编辑]

按位异或运算,对等长二进制模式或二进制数的每一位执行逻辑异或操作。操作的结果是如果某位不同则该位为1,否则该位为0。例如

         0101
     XOR 0011
       = 0110

在类C语言中,按位异或运算符是"^"。

汇编语言的程序员们有时使用按位异或运算作为将寄存器的值设为0的捷径。用值的自身对其执行按位异或运算将得到0。并且在许多架构中,与直接加载0值并将它保存到寄存器相比,按位异或运算需要较少的中央处理单元时钟周期。

按位异或也可以用于在比特集合中切换旗帜。给出一个比特模式,

0010

第一和第三位能够通过按位异或运算使用同时切换。

         0010
     XOR 1010
       = 1000

这一技巧可用于操作表示布尔变量的比特模式。

按位与(AND)[编辑]

按位与处理两个长度相同的二进制数,两个相应的二进位都为1,该位的结果值才为1,否则为0。例如:

         0101
     AND 0011
       = 0001

在类C语言中,按位与用'&'表示

移位[编辑]

移位是一个二元运算符,用来将一个二进制数中的每一位全部都向一个方向移动指定位,溢出的部分将被舍弃,而空缺的部分填入一定的值。在类C语言中,左移使用两个小于符号"<<"表示,右移使用两个大于符号">>"表示。

算术移位[编辑]

Left arithmetic shift
150px arithmetic shift


逻辑移位[编辑]

应用逻辑移位时,移位后空缺的部分全部填0。

       0001(十进制1)
 <<       3(左移3位)
       = 1000(十进制8)
       1010(十进制10)
 >>       2(右移2位)
= 0010(十进制2)

C,C++和Java中的移位[编辑]

JAVA中有一个特有的无符号右移操作符“>>>”。此操作将忽略操作数的符号 同样的还有>>>=

应用[编辑]