位操作

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位操作
Kayer位操作
位操作(Bit manipulation)是计算机编程中对位(bit)进行操作的技术,通常用于低级编程和优化。
位操作可以对整数的二进制表示进行直接的修改,这在某些情况下比使用高级语言构造更高效。以下是一些基本的位操作:
- 按位与(AND):操作符
&
。两个位都为 1 时结果才为 1。- 例如:1011 & 1100 = 1000
- 按位或(OR):操作符
|
。两个位中至少有一个为 1 时结果为 1。- 例如:1011 | 1100 = 1111
- 按位异或(XOR):操作符
^
。两个位不同的时候结果为 1。- 例如:1011 ^ 1100 = 0111
- 按位非(NOT):操作符
~
。反转所有位,1 变成 0,0 变成 1。- 例如:~1011 = 0100
- 左移(Left Shift):操作符
<<
。将位向左移动指定的位数,右边空出的位补 0。- 例如:1011 << 1 = 10110
- 右移(Right Shift):操作符
>>
。将位向右移动指定的位数,左边空出的位补符号位(算术右移)或 0(逻辑右移)。- 例如:1011 >> 1 = 101(逻辑右移)
- 例如:1011 >> 1 = 0101(算术右移,假设原数为负数)
常见用途
- 设置(Set):将特定位设置为 1。
- x |= (1 << n); 设置第 n 位为 1。
- 清除(Clear):将特定位设置为 0。
- x &= ~(1 << n); 清除第 n 位。
- 切换(Toggle):切换特定位的值。
- x ^= (1 << n); 切换第 n 位。
- 测试(Test):检查特定位是否为 1。
- if (x & (1 << n)) 如果第 n 位为 1 则为真。
- 提取(Extract):提取特定位的值。
- (x>> n) & 1 提取第 n 位的值。
- 字段访问:访问一个整数中的某个位字段。
- x = (x & 0xFF00) >> 8 提取 x 的 8 到 15 位。
位操作在编程中非常有用,尤其是在需要处理硬件级别的任务,或者在性能要求极高的场合,因为它们可以直接操作硬件寄存器,并且通常比使用高级语言构造更快。不过,位操作通常也更难理解和维护,因此在不必要时应谨慎使用。