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標題: 愛上位運算 [打印本頁]

作者: 51黑tt 時間: 2016-3-6 02:09
標題: 愛上位運算
緣起：C語言區別于其它語言的重要特點是支持位運算，使其能夠完成匯編語言所能完成的大部分功能。但是學校開設的C語言課程中老師往往將位運算這一章一代而過，好像這一張根本不重要。但是在實際的編程中借助于位運算往往可以設計出簡潔的算法，使程序簡化，并且獲得較高的效率。而且在某些對硬件進行控制的編程中，位運算是必不可少的。因此筆者參考了相關書籍，總結了一些規律和助記口訣，希望對讀者有所幫助。

一優先級(高—〉低)
! ~  算術運算符關系運算符 & ^ | && || 賦值

二移位運算  << >;>;
要點 1 它們都是雙目運算符，兩個運算分量都是整形，結果也是整形。
   2 左移：右邊空出的位上補0，左邊的位將從字頭擠掉，其值相當于乘2。
   3 右移：右邊的位被擠掉。對于左邊移出的空位，如果是正數則空位補0，若為負數，可能補0或補1，這取決于所用的計算機系統。
   移入0的叫邏輯右移，移入1的叫算術右移，Turbo C采用邏輯右移。

三位運算符的應用  (源操作數s 掩碼mask)
(1) 按位與—— &
  1 清零特定位 (mask中特定位置0，其它位為1，s=s&mask)

  2 取某數中指定位 (mask中特定位置1，其它位為0，s=s&mask)

(2) 按位或—— |
常用來將源操作數某些位置1，其它位不變。 (mask中特定位置1，其它位為0 s=s|mask)

(3) 位異或—— ^
  1 使特定位的值取反 (mask中特定位置1，其它位為0 s=s^mask)

  2 不引入第三變量，交換兩個變量的值  (設 a=a1,b=b1)
目標          操作             操作后狀態
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

四位運算應用口訣
清零取反要用與，某位置一可用或
若要取反和交換，輕輕松松用異或

五應用舉例
(1) 判斷int型變量a是奇數還是偶數
         |- 0 偶數
a&1=|
         |- 1 奇數
(2) 取int型變量a的第k位 (k=0,1,2……sizeof(int))
a>;>;k&1
(3) 將int型變量a的第k位清0
a=a&~(1<<k)
(4) 將int型變量a的第k位置1
a=a|(1<<k)
(5) int型變量循環左移k次
a=a<<k|a>;>;16-k (設sizeof(int)=16)
(6) int型變量a循環右移k次
a=a>;>;k|a<<16-k (設sizeof(int)=16)

六例題
1 實現一個函數itob()，使用移位運算將從鍵盤上輸入的整數轉換為它的二進制表示形。
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 編寫一個函數 invert_end(),反轉一個值中最后n位，并將結果返回。
解： int  invert_end(int num,int bits)
         {
            int mask=0;
            int bitval=1;
            while(bits-- >;0)
            {
               mask|=bitval;
               bitval<<=1;
            }
            return num^mask;
         }
七實戰練習
1 編寫一個將二進制字符串轉化為數值的函數
若有 char *bin="01001001";
      那么可將bin作為參數傳給該函數，使函數返回值為25。
2 編寫一個函數，該函數接受一個int參數，并返回該參數中打開的位的數量。
3 編寫一個函數，該函數接受兩個參數：一個值和一個位置。如果制定的位上的值是1，函數返回1，否則返回0。
八總結
  (1) 在了解了各種位運算的操作原理后，最好熟記各運算符的優先級。在閱讀別人寫的代碼是你可以去查書，但自己寫程序時還是
   熟能生巧。
  (2) 如你所見，在不引入第三變量的情況下使用異或運算就可以將兩個變量的交換，本文給除了操作過程，你應當仔細分析一下。
   感覺就像變魔術一般神奇
  (3) 判斷一個整數a的奇偶性通常的做法是看 a%2的結果是0還是1，這沒什么不對，但是要知道%運算要比相應的位運算慢的多啦，
   對十個數進行奇偶判斷就無所謂啦，哪種方法都ok,但是若要對T數量級的數進行操作，你就不得不考慮一下效率問題了！

  本文主要參考了《C Primer Plus (第四版)》，本文的例題也來自這本書。

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