CC++的位运算符操作

 C/C++支持比较低阶的位运算，在是众人皆知的了。每本C/C++的教科书都会说到这部分的内容，不过都很简略，我想会有很多人不知道位运算用在什么地方。这个帖子就简略说说位运算的用处，更进一步的用法要大家自己去体会。而主要说的是操作标志值方面。      考虑一个事物、一个系统、或者一个程序可能会出现一种或者几种状态。为了在不同的状态下，作出不同的行为，你可以设立一些标志值，再根据标志值来做判断。比如C++的文件流，你就可以设定一些标志值，ios::app,  ios::ate,  ios::binary,  ios::in,  ios::out,  ios::trunc，并且可以将它用|组合起来创建一个恰当的文件流。你可能会将这些标志值定义为bool类型，不过这样要是设置的标志值一多，就会很浪费空间。 而假如定义一个整型数值，unsigned  int  flags;  在现在的系统，flags应该是32位,  用1,2,3....32将位进行编号，我们可以进行这样的判断,  当位1取1时，表示用读方式打开文件，当位2取1时，表示用写方式打开文件，当位3取1时，用二进制方式打开文件....因为flags有32位，就可以设置32个不同的状态值，也相当于32个bool类型。这样一方面省了空间,  另一方面也多了个好处，就是如前面所说的，可以将标志值组合起来。 //>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 好啦，上面有点不清不楚的。下面看看到底怎么操作这些标志值。 设想C++的类ios这样定义,  其实没有这个类，只有ios_basic类，typedef  basic_ios<char>  ios; class  ios { public:         enum  {        app  =  0x0001,  ate  =  0x0002,  binary  =  0x0004,                 in  =  0x0008,    out  =  0x0010,  trunc  =  0x0020  };         .... private:         unsigned  int  flags; }; 注意上面enum语句中，每一个数值只有1位是1，其余是0，这个很重要，你可以将它化成2进制看看。 现在将flags相应的位设置为1, 可以这样做 flags |= app。这个等于flags = flags | app, 为什么呢? app只有1位是1，其余是0，因为0 | 1 = 0， 0 | 0 = 0， 这样0对应的位是不变的。而1 | 1 = 1, 1 | 0 = 1, 1对应的位不论原来是什么状态，都一定为1。如果想要将几个位都设置为1，可以这样做 flags |= (app | ate | binary)。因为每个enum常数各有一位为1, 与运算之后就有3位为1，就如上面的分析，就可以将那3位都设置为1, 其余位不变。这个就是标志可以组合起来用的原因。也可以用+组合起来，原因在于(下面的数字是2进制)0001 + 0010 + 0100 = 0111 跟与运算结果一样。不过不提倡用+, 考虑(app | ate | binary)要是我不小心写多了个标志值，(app | ate | ate | binary)结果还是正确的，如果用+的话，就会产生进位，结果就会错误。通常我们不知道原先已经组合了多少个标志值了，用或运算会安全。 现在将flags对应的位设置为0,  可以这样做  flags  &=  ~app。相当于  flags  =  flags  &  (~app).  app取反之后，只有1位是0，其余是1，做与运算之后，1对应的位并不会改变，0对应的为不管原来是1是0，都肯定为0，这样就将对应的位设置了0。同样同时设置几个标志位可以这样做，flags  &=  ~(app  |  ate  |  binary)。 现在将flags对应的位，如果是1就变成0，如果是0就变成1，可以这样做  flags  ^=  app。同时设置几个标志位可以写成  flags  ^=  (app  |  ate  |  binary)。不再做分析了，不然就太罗嗦了。不过也给大家一个例子，你查查Ascii表，会发现对应的大小写字母是相差倒数第6位，可以用这样的函数统一的将大写变成小写，小写变成大写。 void  xchgUppLow(string&  letters) {                 const  unsigned  int  mask  =  (1<<5);                 for  (size_t  i=0;  i<letters.length();  i++)                                 letters[i]  ^=  mask; } 前提是输入的string一定要全是字母,  而要想是操作字母，可以在原来基础上加个判断。      好啦，上面已经可以设置flags的对应位值了，要是判断呢？可以这样写 if (flags & app) 这样可以判断对应的位值是否为1, 因为C/C++语言中非0就真。app只有一位是1，其余是0，如果, flags的对应位也是0，在与操作下就得到结果0，反之非0，这样就可以判断标志位了。 //>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 上面关于标志值的操作就介绍完毕。其实在C++中已经有了个bitset了，没有必要去自己进行低阶的位运算，上面的四个操作在bitset中分别叫做set,  reset,  flip,  test。不过在C中，这样的代码还很常见,  反正知道多点也没有坏处。 用  windows  API  编程，你也经常会碰到这样的标志值，要互相组合，可以用|,  也可以用+(只是建议用|，理由上面说了).  它的标志值也是这样定义的，不过用#define #define  WS_BORDER        0x0001 #define  WS_CAPTION        0x0002 ...... 当初我就是想不明白为什么可以用|或者用+来组合，现在知道了。 (注：上面出现的数字是我自己作的，到底实际怎么定义其实没有关系，只要保证只有一位是1，其余是0就可以的了.  因为编程的时候用的是常量值，没有人这样笨去直接用数值的) //>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 其实，位运算还有很多用处。比如移位相当于乘除2的幂数(不过通常编译器也将乘除2的幂数优化成汇编的移位指令，所以没有必要不要这样卖弄了。汇编的移位指令有两组，分别针对有符号和无符号的,  我猜想在C/C++的同一移位运算针对有符号整数和无符号整数的不同，会根据情况编译成不同的汇编移位指令，不过没有去证实),  其实移位更用得多的地方是去构造一个掩码,  比如上面的mask  =  (1<<5); 还有&运算，有时候可以用来求余数。比如  value  &  (1<<4  -  1)  这相当于将value的高位全变成0了，效果等于  value  %  8.  还有值得一提的是^运算，它有个很特殊的性质。比如  A  ^=  B,  变成另一个数，跟着再执行A  ^=  B，又变回原来的数了，不信你可以列真值表或者化简逻辑式看看。就因为这个性质，^有很多用途。比如加密，你将原文看成A,  用同一个B异或一次，就相当于加密，跟着在用B异或一次，相当于解密。不过这样是很容易破解就是了。要是一个B不够，还可以加个C,  比如A  ^=  B,  A  ^=  C,  A  ^=  C,  A  ^=  B,  恢复原状。 下面一个小程序，用异或交换两个数字。 int  x  =  3; int  y  =  4; x  ^=  y; y  ^=  x; x  ^=  y; 其实和止交换数字，连交换对象也可以的 template  <typename  T> void  swap(T&  obj1,  T&  obj2) {                 const  int  sizeOfObj  =  sizeof(T);                 char*  pt1  =  (char*)&obj1;                 char*  pt2  =  (char*)&obj2;                 for  (size_t  i=0;  i<sizeOfObj;  i++)                 {                                 pt1[i]  ^=  pt2[i];                                 pt2[i]  ^=  pt1[i];                                 pt1[i]  ^=  pt2[i];                 } } 还有异或操作还可以用在图象的光栅操作。我们知道，颜色也是用二进制来表示的，对颜色进行不同的位运算，就可以得到不同的光栅。因为异或的特殊性质，我们用异或操作的光栅画了副图，跟着再在原来的地方画一次，那副图就刷除了。这样可以用来显示动画而不用保存原来的画像信息。以前我写过个双人的贪食蛇，就用了异或光栅。因为背景色是白色的，也就是全1，作A  ^  1  =  A,  所以用画刷画一次是画了设定的颜色，再画一次就恢复。最有趣的是两蛇相交的时候，颜色也会作异或叠加，产生一种新的颜色了，离开的时候也会自动恢复。 //>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 好啦，够长了，就停止吧。在最后再给大家一段代码，是用来看看对象在内存中的位值的。可以看看。 string  bitsOfUChar(unsigned  char  c) {                 const  int  numOfBitsInUChar  =  8;                 unsigned  int  mask  =  (1<<7);                 string  result(8,  '0');                 for  (size_t  i=0;  i<numOfBitsInUChar;  i++)                 {                                 if  (  mask  &  c)                                                 result[i]  =  '1';                                 mask  >>=  1;                 }                 return  result; } template  <typename  T> string  bitsInMemory(const  T&  obj) {                 int  sizeOfObj  =  sizeof(obj);                 unsigned  char*  pt  =  (unsigned  char*)&obj;                 string  result;                 for  (size_t  i=0;  i<sizeOfObj;  i++)                 {                                 result  +=  bitsOfUChar(pt[i]);                                 result  +=  '  ';                 }                 return  result; } 比如bitsInMemory(12)，会输出00001100  00000000  00000000  00000000,  我就知道我自己的机器是小尾顺序的了。