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爱上位运算

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楼主
ID:107189 发表于 2016-3-6 02:09 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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。

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

二 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。

三 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1,s=s&mask)

  2 取某数中指定位 (mask中特定位置1,其它位为0,s=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  (设 a=a1,b=b1)
    目 标           操 作              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

四 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

五 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) 取int型变量a的第k位 (k=0,1,2……sizeof(int))
a>;>;k&1
    (3) 将int型变量a的第k位清0
a=a&~(1<<k)
    (4) 将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次
a=a<<k|a>;>;16-k   (设sizeof(int)=16)
    (6) int型变量a循环右移k次
a=a>;>;k|a<<16-k   (设sizeof(int)=16)

六 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;
             }
七 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。
八 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。
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