位运算符简介
本文简要概述了 C 风格的位运算符
引言
我注意到有些人似乎在位运算符方面遇到了问题，所以我决定写这篇简短的教程来介绍如何使用它们。
位简介
您可能会问，位是什么？
简单来说，位是我们用计算机做的一切的组成部分，即单独的0和1。您使用的所有数据都存储在计算机中，使用位。一个BYTE由八个位组成，一个WORD是两个BYTE，或十六个位。而一个DWORD是两个WORD，或三十二个位。
0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 || | | | || |+- bit 31 | | | bit 0 -+| | | | | | +-- BYTE 3 -----+--- BYTE 2 ----+--- BYTE 1 ----+-- BYTE 0 -----+ | | | +----------- WORD 1 ------------+----------- WORD 0 ------------+ | | +--------------------------- DWORD -----------------------------+
位运算符的美妙之处在于，您可以将BYTE、WORD或DWORD用作小型数组或结构。使用位运算符，您可以检查或设置单个位甚至一组位的值。
十六进制数及其与位的关系
在处理位时，用二进制表示法（仅用0和1表示）来表示每个数字是相当困难的。为了解决这个问题，我们使用十六进制（基数为16）数。
您可能知道也可能不知道，需要四个位才能涵盖从零到十五的所有数字，这也恰好是单个十六进制数字的范围。这四位一组，或半个BYTE，称为一个nibble。由于一个BYTE中有两个nibble，我们可以使用两个十六进制数字来表示一个BYTE的值。
NIBBLE HEX VALUE ====== ========= 0000 0 0001 1 0010 2 0011 3 0100 4 0101 5 0110 6 0111 7 1000 8 1001 9 1010 A 1011 B 1100 C 1101 D 1110 E 1111 F
因此，如果我们有一个BYTE包含字母“r”（ASCII码114），它将如下所示
0111 0010 binary 7 2 hexadecimal
我们可以将其写为“0x72”
位运算符
有六个位运算符。它们是
- & AND 运算符
- | OR 运算符
- ^ XOR 运算符
- ~ 按位取反（或求反）运算符
- >> 右移运算符
- << 左移运算符。
与 (&) 运算符
与 (&) 运算符比较两个值，当且仅当被比较的两个值都具有相应的位设置时，它才返回一个具有设置位的计算结果。位使用以下表进行比较
1 & 1 == 1 1 & 0 == 0 0 & 1 == 0 0 & 0 == 0
一个理想的用途是设置一个掩码来检查特定位的值。假设我们有一个BYTE包含一些位标志，我们想检查位四是否被设置。
BYTE b = 50;
if ( b & 0x10 )
cout << "Bit four is set" << endl;
else
cout << "Bit four is clear" << endl;
这将产生以下计算
00110010 - b
& 00010000 - & 0x10
----------
00010000 - result
因此，我们看到位四被设置了。
或 (|) 运算符
或 (|) 运算符比较两个值，如果其中一个值或另一个值，或两者都具有相应的位设置，则它返回一个具有设置位的计算结果。位使用以下表进行比较
1 | 1 == 1 1 | 0 == 1 0 | 1 == 1 0 | 0 == 0
一个理想的用途是确保某些位被设置。假设我们想确保某个值的位三被设置
BYTE b = 50; BYTE c = b | 0x04; cout << "c = " << c << endl;
这将产生以下计算
00110010 - b
| 00000100 - | 0x04
----------
00110110 - result
异或 (^) 运算符
异或 (^) 运算符比较两个值，如果其中一个值或另一个值具有相应的位设置，但不是两者都具有，则它返回一个具有设置位的计算结果。位使用以下表进行比较
1 ^ 1 == 0 1 ^ 0 == 1 0 ^ 1 == 1 0 ^ 0 == 0
一个理想的用途是切换特定位。假设我们想切换位三和位四
BYTE b = 50; cout << "b = " << b << endl; b = b ^ 0x18; cout << "b = " << b << endl; b = b ^ 0x18; cout << "b = " << b << endl;
这将产生以下计算
00110010 - b
^ 00011000 - ^ 0x18
----------
00101010 - result
00101010 - b
^ 00011000 - ^ 0x18
----------
00110010 - result
按位取反 (~) 运算符
按位取反 (~) 运算符（或求反）运算符仅作用于一个值并将其反转，将所有1转换为0，所有0转换为1。一个理想的用途是将某些字节设置为0，并确保所有其他字节都设置为1，无论数据大小如何。假设我们想将所有位设置为1，除了位零和位一
BYTE b = ~0x03; cout << "b = " << b << endl; WORD w = ~0x03; cout << "w = " << w << endl;
这将产生以下计算
00000011 - 0x03
11111100 - ~0x03 b
0000000000000011 - 0x03
1111111111111100 - ~0x03 w
另一个理想的用途是将其与与 (&) 运算符结合使用，以确保某些位设置为0。假设我们想清除位四
BYTE b = 50; cout << "b = " << b << endl; BYTE c = b & ~0x10; cout << "c = " << c << endl;
这将产生以下计算
00110010 - b
& 11101111 - ~0x10
----------
00100010 - result
右移 (>>) 和左移 (<<) 运算符
右移 (>>) 和左移 (<<) 运算符将位数移动指定的位数。右移 (>>) 运算符将位从高位移向低位。左移 (<<) 运算符将位从低位移向高位。这些运算符的一个用途是出于任何原因对齐位（请查看 MAKEWPARAM、HIWORD 和 LOWORD 宏）
BYTE b = 12; cout << "b = " << b << endl; BYTE c = b << 2; cout << "c = " << c << endl; c = b >> 2; cout << "c = " << c << endl;
这将产生以下计算
00001100 - b
00110000 - b << 2
00000011 - b >> 2
位字段
使用位还可以做的另一件有趣的事情是使用位字段。通过位字段，您可以在BYTE、WORD或DWORD内设置微型结构。例如，假设我们想跟踪日期，但我们想尽量节省内存。我们可以这样声明我们的结构
struct date_struct {
BYTE day : 5, // 1 to 31
month : 4, // 1 to 12
year : 14; // 0 to 9999
} date;
在此示例中，day字段占用最低的5位，month占用接下来的4位，year占用接下来的14位。因此，我们可以将日期结构存储在二十三位中，这包含在三个BYTE中。第二十四位被忽略。如果我为每个字段使用整数声明，该结构将占用12个BYTE。
|0 0 0 0 0 0 0 0|0 0 0 0 0 0 0 0|0 0 0 0 0 0 0 0| | | | | +------ year ---------------+ month +-- day --+
现在让我们分解这个声明，看看我们正在做什么。
首先，我们将查看用于位字段结构的. 在这种情况下，我们使用了一个BYTE。一个BYTE是8位，通过使用它，编译器将分配一个BYTE用于存储。但是，如果我们使用的结构超过8位，编译器将分配另一个BYTE，即容纳我们结构的任意数量的BYTE。如果我们使用了WORD或DWORD，编译器将分配总共32位来容纳我们的结构。
现在让我们看看各种字段是如何声明的。首先，我们有变量（day、month和year），后面跟着一个冒号，将变量与其包含的位数分开。每个位字段用逗号分隔，列表以分号结束。
现在我们来看struct声明。我们将位字段放入struct中，这样我们就可以使用约定俗成的结构访问符号来访问结构成员。此外，由于我们无法获取位字段的地址，现在我们可以使用结构的地址。
date.day = 12; dateptr = &date; dateptr->year = 1852;