爱上位运算
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       2005
41                E-mail: zjneter@163.com
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缘起:C语言区别于其它语言的重要特点是支持位运算,使其能够完成汇编语言所能完成的大部分功能。但是学校开设的C语言课程中老师往往将位运算这一章一代而过,好像这一张根本不重要。但是在实际的编程中借助于位运算往往可以设计出简洁的算法,使程序简化,并且获得较高的效率。而且在某些对硬件进行控制的编程中,位运算是必不可少的。因此笔者参考了相关书籍,总结了一些规律和助记口诀,希望对读者有所帮助。

优先级(高—〉低)
 ! ~ 
算术运算符 关系运算符 & ^ | && || 赋值

移位运算  <<   >>
要点 1 它们都是双目运算符,两个运算分量都是整形,结果也是整形。
     2
左移:右边空出的位上补0,左边的位将从字头挤掉,其值相当于乘2
     3
右移:右边的位被挤掉。对于左边移出的空位,如果是正数则空位补0,若为负数,可能补0或补1,这取决于所用的计算机系统。
      
移入0的叫逻辑右移,移入1的叫算术右移,Turbo C采用逻辑右移。

位运算符的应用  (源操作数s 掩码mask)
(1)
按位与—— &
  1
清零特定位 (mask中特定位置0,其它位为1s=s&mask)

  2 取某数中指定位 (mask中特定位置1,其它位为0s=s&mask)

(2) 按位或—— |
   
常用来将源操作数某些位置1,其它位不变。 (mask中特定位置1,其它位为0 s=s|mask)

(3) 位异或—— ^
  1
使特定位的值取反 (mask中特定位置1,其它位为0 s=s^mask)

  2 不引入第三变量,交换两个变量的值  ( a=a1,b=b1)
   
                         操作后状态
    a=a1^b1         a=a^b              a=a1^b1,b=b1
    b=a1^b1^b1      b=a^b              a=a1^b1,b=a1
    a=b1^a1^a1      a=a^b              a=b1,b=a1

位运算应用口诀
 
清零取反要用与,某位置一可用或
 
若要取反和交换,轻轻松松用异或

应用举例
    (1)
判断int型变量a是奇数还是偶数
            |- 0
偶数
 a&1=|
            |- 1
奇数
    (2)
int型变量a的第k (k=0,1,2……sizeof(int))
 a>>k&1
    (3)
int型变量a的第k位清0
 a=a&~(1<<k)
    (4)
int型变量a的第k位置1
 a=a|(1<<k)
    (5) int
型变量循环左移k
 a=a<<k|a>>16-k   (
sizeof(int)=16)
    (6) int
型变量a循环右移k
 a=a>>k|a<<16-k   (
sizeof(int)=16)

例题
 1
实现一个函数itob(),使用移位运算将从键盘上输入的整数转换为它的二进制表示形。
 
解: char * itob(int n,char *ps)
             {
                int i;
                static int size=8*sizeof(int);
                for(i=size-1;i>=0;i–,n>>=1)
                   ps[i]=(1&n)+’0′;
                ps[size]=’\0′;
                return ps;
             }
 2
编写一个函数 invert_end(),反转一个值中最后n位,并将结果返回。
 
解: int  invert_end(int num,int bits)
             {
                int mask=0;
                int bitval=1;
                while(bits– >0)
                {
                   mask|=bitval;
                   bitval<<=1;
                }
                return num^mask;
             }
实战练习
 1
编写一个将二进制字符串转化为数值的函数
  
若有 char *bin="01001001";
         
那么可将bin作为参数传给该函数,使函数返回值为25
 2
编写一个函数,该函数接受一个int参数,并返回该参数中打开的位的数量。
 3
编写一个函数,该函数接受两个参数:一个值和一个位置。如果制定的位上的值是1,函数返回1,否则返回0
总结
  (1)
在了解了各种位运算的操作原理后,最好熟记各运算符的优先级。在阅读别人写的代码是你可以去查书,但自己写程序时还是
     
熟能生巧。
  (2)
如你所见,在不引入第三变量的情况下使用异或运算就可以将两个变量的交换,本文给除了操作过程,你应当仔细分析一下。
     
感觉就像变魔术一般神奇 :)
  (3)
判断一个整数a的奇偶性通常的做法是看 a%2的结果是0还是1,这没什么不对,但是要知道%运算要比相应的位运算慢的多啦,
     
对十个数进行奇偶判断就无所谓啦,哪种方法都ok,但是若要对T数量级的数进行操作,你就不得不考虑一下效率问题了!

  本文主要参考了 C Primer Plus (第四版)》,本文的例题也来自这本书

 转(CSDN)


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