我一直在尝试在业余时间学习C,而其他语言(C#、Java等)都有相同的概念(通常是相同的运算符)。。。

在核心层面,比特移位(<<,>>,>>)做什么,它可以帮助解决什么问题,以及弯道周围潜伏着什么陷阱?换言之,这是一个绝对的初学者指南,可以让你充分利用它的优点。


当前回答

请注意,在Java实现中,要移位的位数是根据源代码的大小进行修改的。

例如:

(long) 4 >> 65

等于2。您可能会期望将位向右移动65次会将所有内容清零,但实际上相当于:

(long) 4 >> (65 % 64)

这适用于<<、>>和>>。我没有用其他语言试过。

其他回答

一个缺点是以下内容依赖于实现(根据ANSI标准):

char x = -1;
x >> 1;

x现在可以是127(01111111)或仍然是-1(11111111)。

实际上,通常是后者。

包括位移位在内的按位操作是低级硬件或嵌入式编程的基础。如果您阅读设备规范或甚至某些二进制文件格式,您将看到字节、单词和dword,它们被分解为非字节对齐的位字段,其中包含各种感兴趣的值。访问这些位字段进行读/写是最常见的用法。

图形编程中的一个简单的实际示例是16位像素表示如下:

  bit | 15| 14| 13| 12| 11| 10| 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1  | 0 |
      |       Blue        |         Green         |       Red          |

要获得绿色值,您可以执行以下操作:

 #define GREEN_MASK  0x7E0
 #define GREEN_OFFSET  5

 // Read green
 uint16_t green = (pixel & GREEN_MASK) >> GREEN_OFFSET;

解释

为了获得从偏移量5开始到10结束(即6位长)的绿色ONLY值,您需要使用(位)掩码,当对整个16位像素应用该掩码时,将仅产生我们感兴趣的位。

#define GREEN_MASK  0x7E0

适当的掩码为0x7E0,二进制为00000111111000000(十进制为2016)。

uint16_t green = (pixel & GREEN_MASK) ...;

要应用掩码,请使用AND运算符(&)。

uint16_t green = (pixel & GREEN_MASK) >> GREEN_OFFSET;

应用掩码后,您将得到一个16位数字,这实际上只是一个11位数字,因为它的MSB位于第11位。绿色实际上只有6位长,因此我们需要使用右移(11-6=5)来缩小它,因此使用5作为偏移量(#define Green_offset 5)。

同样常见的是使用比特移位进行2次幂的快速乘法和除法:

 i <<= x;  // i *= 2^x;
 i >>= y;  // i /= 2^y;

请注意,在Java实现中,要移位的位数是根据源代码的大小进行修改的。

例如:

(long) 4 >> 65

等于2。您可能会期望将位向右移动65次会将所有内容清零,但实际上相当于:

(long) 4 >> (65 % 64)

这适用于<<、>>和>>。我没有用其他语言试过。

我只写提示和技巧。它可能在测试和考试中有用。

n=n*2:n=n<<1n=n/2:n=n>>1检查n是否为2的幂(1,2,4,8,…):检查!(n和(n-1))获取n:n|=(1<<x)的第x位检查x是偶数还是奇数:x&1==0(偶数)切换x:x^(1<<n)的第n位

位屏蔽和移位

位移位通常用于低级图形编程。例如,以32位字编码的给定像素颜色值。

 Pixel-Color Value in Hex:    B9B9B900
 Pixel-Color Value in Binary: 10111001  10111001  10111001  00000000

为了更好地理解,相同的二进制值标记了什么部分代表什么颜色部分。

                                 Red     Green     Blue       Alpha
 Pixel-Color Value in Binary: 10111001  10111001  10111001  00000000

举个例子,我们想得到这个像素颜色的绿色值。我们可以很容易地通过掩蔽和转移来获得该值。

我们的口罩:

                  Red      Green      Blue      Alpha
 color :        10111001  10111001  10111001  00000000
 green_mask  :  00000000  11111111  00000000  00000000

 masked_color = color & green_mask

 masked_color:  00000000  10111001  00000000  00000000

逻辑&运算符确保只保留掩码为1的值。我们现在要做的最后一件事,就是通过将所有这些位右移16位(逻辑右移)来获得正确的整数值。

 green_value = masked_color >>> 16

瞧,我们有一个整数表示像素颜色中的绿色量:

 Pixels-Green Value in Hex:     000000B9
 Pixels-Green Value in Binary:  00000000 00000000 00000000 10111001
 Pixels-Green Value in Decimal: 185

这通常用于编码或解码图像格式,如jpg、png等。