位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)

目录

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1、按位与操作

2、按位或操作

3、取反运算

4、异或运算 不同为1,相同为0

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5、左移运算

6、右移运算

常见用途:

C语言位运算讲解:


位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)
位运算是C语言的重要特点,是其他计算机高级语言所没有的,位运算是以二进制为对象的运算,二进制表示法与计算机内存完全对应,每个单元(位)都可以设置成开(1)或关(0)。而且位运算比正常的运算符速度要快很多,因为位运算是一种底层的运算,但是理解起来会偏难一些。

其他补充:

1、位运算符中除~外,均为耳目运算符

2、运算只能是整型或者字符型的数据,不然会报错

常见的位运算符

位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)_第1张图片

1、按位与操作

 例如: 7&5的结果为5,计算如:

位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)_第2张图片

常见用途:

清零: 如果想将一个单元清零,让其与一个各位都为0的数值相与

取数(常见保留低八位,或者低16位,图像中常见):

例如,X=1001110101, 进行操作 X&0xFF 之后得到 01110101 Y=10000000000100111,进行操作 Y&0xFFFF 之后得到 0000000000100111

2、按位或操作

例如: 7|5的结果为7,计算如:

位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)_第3张图片

常见用途:

负数补码

将一个数的某些‘’位‘置为1 例如:把Z=10100110的低4位的数置为1,Z|00001111即可满足目的。

3、取反运算

例如:~7的结果为-8,计算如:

位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)_第4张图片

常见用途:

使一个数的最低位为0,例如:Q&~1, ~1的值为1111111111111110,在与操作之后,最低位一定为0,~的优先级高于算数运算符、关系运算符、逻辑运算符等

4、异或运算 不同为1,相同为0

例如:10^-9的结果为-3 计算如:

位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)_第5张图片

即 0000 1010 ^ 1111 0111 = 1111 1101(补码) 原码即为1000 0011 即10^-9 = -3

常见用途:

使特定位翻转:例如Q=10110110,使Q低4位翻转,用X ^ 0000 1111 = 1011 1001即可得到

与0相异,保留原值: Q^0000 0000 = 10110110

交换A和B:

位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)_第6张图片
不推荐以上这个交换方式,相应还有一种加减的方法交换数值(如下所示),同样不推荐,难懂且效率不如中间临时变量的方法。

位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)_第7张图片

5、左移运算

 将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位(左边的二进制位丢弃,右边补0)

位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)_第8张图片

例如:X =18; X= X <<2,结果为72 计算如:

上述左移一位后X=X*2; 若左移时舍弃的高位不包含1,则每左移一位,相当于该数乘以2。

6、右移运算

将一个数的各二进制位全部右移若干位,正数左补0,负数左补1,右边丢弃

位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)_第9张图片

例如:X =18; X= X >>2,结果为4 计算如:

常见用途:

操作数每右移一位,相当于该数除以2(向下取整)。

注意:

移位运算符在C++中会生成一个新值,但不回修改原来的值,例如:


上述代码两次输出的值均为108,即不会修改x的值,表达式x<<2使用x的值来生成一个新的值,就像x+3会申城一个新值,但不会修改x一样,如果要用移位运算符来修改变量的值,则必须使用赋值运算符,可以使用常规的赋值运算符或者<=运算符,如:


位运算的一些其他应用:

 1、判断奇偶数

对于除0之外的任何数,使用X&1==1作为逻辑判断即可,例如:


2、判断某个二进制是否为1

 //例如判断x的第五位是否为1,十六进制的0x10转换为二进制是0001 0000

3、求平均数

 位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)_第10张图片


4、判断两个数是否异号


5、数据加密

位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)_第11张图片
上述输出结果为:

Initial date: 我和我的祖国
Encrypt date: 户细户辣虖
Decode date: 我和我的祖国

6、取绝对值(效率高)

位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)_第12张图片
或者

位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)_第13张图片
其他操作参见https://zhuanlan.zhihu.com/p/148790042

另外对于一些符号,例如OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR以及其实现等简单说一下

位运算(包括OR,AND,XOR,NOR,NAND,XNOR,以及&0xFF等常见应用)_第14张图片
 

C语言位运算讲解:

//定义两个8位的变量
unsigned char Byte1 = 0x15;
unsigned char Byte2 = 0xf6;

//一个字节分为8位,叫法不一,都是一个意思
//叫法一:位7    位6    位5    位4    位3    位2    位1    位0  
//叫法二:Bit7   Bit6   Bit5   Bit4   Bit3   Bit2   Bit1   Bit0  
//叫法三:第8位  第7位  第6位  第5位  第4位  第3位  第2位  第1位
//不建议使用第3种叫法,建议第2种

Byte1 |= (0x01 << 3);        //这句的意思:把Byte1的Bit3置1
Byte2 &= ~(0x01 << 6);        //这句的意思:把Byte2的Bit6置0

/*1、Byte1 |= (0x01 << 3);的计数过程详解:
  1)、|=叫做或等,与+=作用类似,a|=b就是a=a|b,a+=b就是a=a+b。所以Byte1 |= (0x01 << 3);就是Byte1 = Byte1|(0x01 << 3);
  2)、0x01用把8位二进制表示:0000 0001 (注:Byte1是8位的数据,所以使用8位二进制,如果Byte1是16位数据,则使用16位二进制...)
       然后左移3位,就变成了0000 1000。
  3)、Byte1的值是0x15,即0001 0101,Byte1或上(0x01 << 3),就是0001 0101和0000 1000按位或
        0001 0101
      | 0000 1000
  结果是0001 1101,与Byte1的原值相比,区别就是Bit3被置为了1

  2、Byte2 &= ~(0x01 << 3);的计数过程详解:
  1)、&=叫做与等,a&=b就是a=a&b。所以Byte2 &= ~(0x01 << 3);就是Byte2 = Byte2&(~(0x01 << 3));
  2)、0x01用把8位二进制表示:0000 0001 
       然后左移6位  就变成了 0100 0000
       左移后再取反 就变成了 1011 1111
  3)、Byte2的值是0xf6,即1111 0110,Byte2与上~(0x01 << 6),就是1111 0110和1011 1111按位与
        1111 0110
      & 1011 1111
  结果是1011 0110,与Byte1的原值相比,区别就是Bit6被置为了0
*/

十六进制数值转换成十进制数值的知识

/*
相关知识:
十六进制数换算成十进制数值的方法
例如:将十六进制数0xAE转换为十进制数

方法一:
转成二进制再换算成十进制二进制:
0xAE的二进制表示:       1   0  1  0   1 1 1 0
各位对应的十进制数值 : 128 64 32 16  8 4 2 1
最终得到十进制数值就是 128  + 32  +  8+4+2 = 174

方法二 : 
十六进制直接换算成十进制数值
0xAE:A即10,E即14,进制为16
所以0xAE等于10x16的1次方 + 14x16的0次方 = 174

*/
 

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