深入理解按位異或運算子

2022-08-30 09:57:07 字數 2823 閱讀 1584

異或運算:

首先異或表示當兩個數的二進位制表示,進行異或運算時,當前位的兩個二進位制表示不同則為1相同則為0.該方法被廣泛推廣用來統計乙個數的1的位數!

參與運算的兩個值,如果兩個相應bit位相同,則結果為0,否則為1。

即:0^0 = 0, 

1^0 = 1, 

0^1 = 1, 

1^1 = 0

按位異或的3個特點:

(1) 0^0=0,0^1=1  0異或任何數=任何數

(2) 1^0=1,1^1=0  1異或任何數-任何數取反

(3) 任何數異或自己=把自己置0

按位異或的幾個常見用途:

(1) 使某些特定的位翻轉

例如對數10100001的第2位和第3位翻轉,則可以將該數與00000110進行按位異或運算。

10100001^00000110 = 10100111

(2) 實現兩個值的交換,而不必使用臨時變數。

例如交換兩個整數a=10100001,b=00000110的值,可通過下列語句實現:

a = a^b;   //a=10100111

b = b^a;   //b=10100001

a = a^b;   //a=00000110

位運算

位運算時把數字用二進位制表示之後,對每一位上0或者1的運算。理解位運算的第一步是理解二進位制。二進位制是指數字的每一位都是0或者1.比如十進位制的2轉化為二進位制之後就是10。

其實二進位制的運算並不是很難掌握,因為位運算總共只有5種運算:與、或、異或、左移、右移。如下表:

與(&)

0 & 0 = 0

1 & 0 = 0

0 & 1 = 0

1 & 1 = 1

或(|)

0 | 0 = 0

1 | 0 = 1

0 | 1 = 1

1 | 1 = 1

異或(^)

0 ^ 0 = 0

1 ^ 0 = 1

0 ^ 1 = 1

1 ^ 1 = 0

左移運算

左移運算子m<

00001010 << 2 = 00101000

10001010 << 3 = 01010000

右移運算

右移運算子m>>n表示把m右移n位。右移n位的時候,最右邊的n位將被丟棄。但右移時處理最左邊位的情形要稍微複雜一點。這裡要特別注意,如果數字是乙個無符號數值,則用0填補最左邊的n位。如果數字是乙個有符號數值,則用數字的符號位填補最左邊的n位。也就是說如果數字原先是乙個正數,則右移之後再最左邊補n個0;如果數字原先是負數,則右移之後在最左邊補n個1.下面是堆兩個8位有符號數作右移的例子:

00001010 >> 2 = 00000010

10001010 >> 3 = 11110001

關於移位的運算有這樣的等價關係:把整數右移一位和把整數除以2在數學上是等價的。

a << = 1 ; //a左移一位等效於a = a * 2;

a << = 2 ; //a左移2位等效於a = a * 2的2次方(4);

計算機內部只識別1、0,十進位制需變成二進位制才能使用移位運算子<<,>> 。

int j = 8;

p = j << 1;

cout《在這裡,8左移一位就是8*2的結果16 。

移位運算是最有效的計算乘/除乘法的運算之一

按位與(&)其功能是參與運算的兩數各對應的二進位制位相與。只有對應的兩個二進位制位均為1時,結果位才為1,否則為0 。參與運算的數以補碼方式出現。

先舉乙個例子如下:

題目:請實現乙個函式,輸入乙個正數,輸出該數二進位制表示中1的個數。

[cpp]view plain

copy

int count(byte n)  

return num;  

}  這裡用到了這樣乙個知識點:把乙個整數減去1,再和原整數做與運算,會把該整數最右邊乙個1變成0 。 那麼乙個整數的二進位制表示中有多少個1,就可以進行多少次這樣的操作。

總結:把乙個整數減去1之後再和原來的整數做位與運算,得到的結果相當於是把整數的二進位制表示中的最右邊乙個1變成0 。

位運算的應用可以運用於很多場合:

清零特定位(mask中特定位置0,其它位為1 , s = s & mask)。

取某數中指定位(mask中特定位置,其它位為0, s = s & mask)。

舉例:輸入兩個整數m和n,計算需要改變m的二進位制表示中的多少位才能得到n。

解決方法:第一步,求這兩個數的異或;第二步,統計異或結果中1的位數。

[cpp]view plain

copy

"font-size:18px">#include

using namespace std;  

int main()  

cout<

return 0;  

}接下來我們再舉一例,就可以更好的說明移位運算了:用一條語句判斷乙個整數是不是2的整數次方。

解決方法:乙個整數如果是2的整數次方,那麼它的二進位制表示中有且只有一位是1,而其它所有位都是0 。 根據前面的分析,把這個整數減去1後再和它自己做與運算,這個整數中唯一的1就變成0了。

解答:!(x & (x - 1))

深入理解按位異或運算子

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