C++:位操作基础篇之位操作全面总结

位操作是一种在计算机中对二进制位进行操作的技术。它可以用于优化性能、压缩数据、处理位掩码等许多场景。在C++中，提供了丰富的位操作运算符和库函数，可以进行各种位操作。下面是C++中位操作的基础总结。

1. 位操作运算符：

• 按位与（&）：对两个操作数的每个位进行逻辑与操作，生成一个新的值。

• 按位或（|）：对两个操作数的每个位进行逻辑或操作，生成一个新的值。

• 按位异或（^）：对两个操作数的每个位进行逻辑异或操作，生成一个新的值。

• 按位取反（~）：对操作数的每个位进行逻辑非操作，翻转所有位的值。

2. 位操作库函数：

• bitset<N>：用于处理固定大小的位集合。提供了丰富的位操作方法，如设置位、清除位、翻转位等。

• std::bitset<N>::test(pos)：检查指定位置pos上的位是否为1。

• std::bitset<N>::set(pos)：将指定位置pos上的位设置为1。

• std::bitset<N>::reset(pos)：将指定位置pos上的位设置为0。

• std::bitset<N>::flip(pos)：翻转指定位置pos上的位。

• std::bitset<N>::count()：计算位集合中值为1的位的数量。

• std::bitset<N>::to_ulong()：将位集合转换为对应的无符号长整型值。

3. 位移操作：

• 左移（<<）：将操作数的二进制位向左移动指定的位数，右侧补0。

• 右移（>>）：将操作数的二进制位向右移动指定的位数，左侧补0或符号位（针对有符号类型）。

4. 位操作的应用：

• 设置位：可以使用按位或运算符（|）将特定位设置为1。

• 清除位：可以使用按位与运算符（&）和按位取反运算符（~）将特定位清除为0。

• 翻转位：可以使用按位异或运算符（^）对特定位进行翻转。

• 位掩码：通过使用位操作，可以创建一个掩码（mask），它可以与另一个值进行按位与操作，以提取或修改特定位的值。

这些是C++中位操作的基础知识。位操作可以提供高效的方式来处理二进制数据和位掩码，但需要小心使用，确保正确理解操作的含义和效果，以避免潜在的错误。

以下是几个C++中常见的位操作代码示例：

设置位：

unsigned int SetBit(unsigned int num, int pos) {
    unsigned int mask = 1 << pos;
    return num | mask;
}

该函数将给定数字（num）的特定位（pos）设置为1。它通过将一个掩码（mask）与num进行按位或操作来实现。

清除位：

unsigned int ClearBit(unsigned int num, int pos) {
    unsigned int mask = ~(1 << pos);
    return num & mask;
}

该函数将给定数字（num）的特定位（pos）清除为0。它通过将一个取反的掩码（mask）与num进行按位与操作来实现。

翻转位：

unsigned int ToggleBit(unsigned int num, int pos) {
    unsigned int mask = 1 << pos;
    return num ^ mask;
}

该函数将给定数字（num）的特定位（pos）进行翻转，即从1变为0，从0变为1。它通过将一个掩码（mask）与num进行按位异或操作来实现。

检查位：

bool IsBitSet(unsigned int num, int pos) {
    unsigned int mask = 1 << pos;
    return (num & mask) != 0;
}

该函数检查给定数字（num）的特定位（pos）是否为1。它将一个掩码（mask）与num进行按位与操作，并检查结果是否不为0。

这些示例演示了基本的位操作功能，你可以根据需要进行修改和扩展。请注意，这些示例中的位索引从右向左开始，从0开始计数。