4.11. Побитовые операторы
4.11. Побитовые операторы
Таблица 4.3. Побитовые операторы
Символ операции
Значение
Использование
~
Побитовое НЕ
~expr
Сдвиг влево
expr1expr2
Сдвиг вправо
expr1expr2
Побитовое И
expr1 expr2
^
Побитовое Исключающее ИЛИ
expr1 ^ expr2
|
Побитовое ИЛИ
expr1 | expr2
=
Побитовое И с присваиванием
expr1 = expr2
^=
Побитовое ИсклИЛИ с присваиванием
expr1 ^= expr2
|=
Побитовое ИЛИ с присваиванием
expr1 |= expr2
=
Сдвиг влево с присваиванием
expr1 = expr2
=
Сдвиг вправо с присваиванием
expr1 = expr2
Побитовые операции рассматривают операнды как упорядоченные наборы битов, каждый бит может иметь одно из двух значений – 0 или 1. Такие операции позволяют программисту манипулировать значениями отдельных битов. Объект, содержащий набор битов, иногда называют битовым вектором. Он позволяет компактно хранить набор флагов – переменных, принимающих значение “да” “нет”. Например, компиляторы зачастую помещают в битовые векторы спецификаторы типов, такие, как const и volatile. Библиотека iostream использует эти векторы для хранения состояния формата вывода.
Как мы видели, в С++ существуют два способа работы со строками: использование C-строк и объектов типа string стандартной библиотеки – и два подхода к массивам: массивы встроенного типа и объект vector. При работе с битовыми векторами также можно применять подход, заимствованный из С, – использовать для представления такого вектора объект встроенного целого типа, обычно unsigned int, или класс bitset стандартной библиотеки С++. Этот класс инкапсулирует семантику вектора, предоставляя операции для манипулирования отдельными битами. Кроме того, он позволяет ответить на вопросы типа: есть ли “взведенные” биты (со значением 1) в векторе? Сколько битов “взведено”?
В общем случае предпочтительнее пользоваться классом bitset, однако, понимание работы с битовыми векторами на уровне встроенных типов данных очень полезно. В этом разделе мы рассмотрим применение встроенных типов для представления битовых векторов, а в следующем – класс bitset.
При использовании встроенных типов для представления битовых векторов можно пользоваться как знаковыми, так и беззнаковыми целыми типами, но мы настоятельно советуем пользоваться беззнаковыми: поведение побитовых операторов со знаковыми типами может различаться в разных реализациях компиляторов.
Побитовое НЕ (~) меняет значение каждого бита операнда. Бит, установленный в 1, меняет значение на 0 и наоборот.
Операторы сдвига (, ) сдвигают биты в левом операнде на указанное правым операндом количество позиций. “Выталкиваемые наружу” биты пропадают, освобождающиеся биты (справа для сдвига влево, слева для сдвига вправо) заполняются нулями. Однако нужно иметь в виду, что для сдвига вправо заполнение левых битов нулями гарантируется только для беззнакового операнда, для знакового в некоторых реализациях возможно заполнение значением знакового (самого левого) бита.
Побитовое И () применяет операцию И ко всем битам своих операндов. Каждый бит левого операнда сравнивается с битом правого, находящимся в той же позиции. Если оба бита равны 1, то бит в данной позиции получает значение 1, в любом другом случае – 0. (Побитовое И () не надо путать с логическим И (),но, к сожалению, каждый программист хоть раз в жизни совершал подобную ошибку.)
Побитовое ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (^) сравнивает биты операндов. Соответствующий бит результата равен 1, если операнды различны (один равен 0, а другой 1). Если же оба операнда равны, результата равен 0.
Побитовое ИЛИ (|) применяет операцию логического сложения к каждому биту операндов. Бит в позиции результата получает значение 1, если хотя бы один из соответствующих битов операндов равен 1, и 0, если биты обоих операндов равны 0. (Побитовое ИЛИ не нужно смешивать с логическим ИЛИ.)
Рассмотрим простой пример. Пусть у нас есть класс из 30 студентов. Каждую неделю преподаватель проводит зачет, результат которого – сдал/не сдал. Итоги можно представить в виде битового вектора. (Заметим, что нумерация битов начинается с нуля, первый бит на самом деле является вторым по счету. Однако для удобства мы не будем использовать нулевой бит; таким образом, студенту номер 1 соответствует бит номер 1. В конце концов, наш преподаватель – не специалист в области программирования.)
unsigned int quiz1 = 0;
Нам нужно иметь возможность менять значение каждого бита и проверять это значение. Предположим, студент 27 сдал зачет. Бит 27 необходимо выставить в 1, не меняя значения других битов. Это можно сделать за два шага. Сначала нужно начать с числа, содержащего 1 в 27-м бите и 0 в остальных. Для этого используем операцию сдвига:
1 27;
Применив побитовую операцию ИЛИ к переменной quiz1 и нашей константе, получим нужный результат: значение 27-й бита станет равным значение 1, а другие биты останутся неизменными.
quiz1 |= 127;
Теперь представим себе, что преподаватель перепроверил результаты теста и выяснил, что студент 27 зачет не сдал. Теперь нужно присвоить нуль 27-му биту, не трогая остальных. Сначала применим побитовое НЕ к предыдущей константе и получим число, в котором все биты, кроме 27-го, равны 1:
~(127 );
Теперь побитово умножим (И) эту константу на quiz1 и получим нужный результат: 0 в 27-м бите и неизменные значения остальных.
quiz1 = ~(127);
Как проверить значение того же 27-го бита? Побитовое И дает true, если 27-й бит равен 1, и false, если 0:
bool hasPassed = quiz1 (127);
При использовании побитовых операций подобным образом очень легко допустить ошибку. Поэтому чаще всего такие операции инкапсулируются в макросы препроцессора или встроенные функции:
inline boo1 bit_on (unsigned int ui, int pos)
{
return u1 ( 1 pos );
}
Вот пример использования:
enum students { Danny = 1, Jeffrey, Ethan, Zev, Ebie, // ...
AnnaP = 26, AnnaL = 27 };
const int student_size = 27;
// наш битовый вектор начинается с 1
bool has_passed_quiz[ student_size+l ];
for ( int index = 1; index = student_size; ++-index )
has_passed_quiz[ index ] = bit_on( quiz1, index );
Раз уж мы начали инкапсулировать действия с битовым вектором в функции, следующим шагом нужно создать класс. Стандартная библиотека С++ включает такой класс bitset, его использование описано ниже.
Упражнение 4.12
Даны два целых числа:
unsigned int ui1 = 3, ui2 = 7;
Каков результат следующих выражений?
(a) ui1 ui2 (c) uil | ui2
(b) ui1 ui2 (d) uil || ui2
Упражнение 4.13
Используя пример функции bit_on(), создайте функции bit_turn_on() (выставляет бит в 1), bit_turn_off() (сбрасывает бит в 0), flip_bit() (меняет значение на противоположное) и bit_off() (возвращает true, если бит равен 0). Напишите программу, использующую ваши функции.
Упражнение 4.14
В чем недостаток функций из предыдущего упражнения, использующих тип unsigned int? Их реализацию можно улучшить, используя определение типа с помощью typedef или механизм функций-шаблонов. Перепишите функцию bit_on(),применив сначала typedef, а затем механизм шаблонов.
Более 800 000 книг и аудиокниг! 📚
Получи 2 месяца Литрес Подписки в подарок и наслаждайся неограниченным чтением
ПОЛУЧИТЬ ПОДАРОКЧитайте также
Операторы
Операторы В JScript поддерживаются операторы различных типов, которые похожи на операторы языка
Операторы отношения и логические операторы
Операторы отношения и логические операторы Операторы отношения используются для сравнения значений двух переменных. Эти операторы, описанные в табл. П2.11, могут возвращать только логические значения true или false.Таблица П2.11. Операторы отношения Оператор Условие, при
Операторы
Операторы Операторов язык JavaScript поддерживает очень много — на все случаи жизни. Их можно разделить на несколько
Операторы
Операторы Операторов язык JavaScript поддерживает очень много — на все случаи жизни. Их можно разделить на несколько групп. Арифметические операторы Арифметические операторы служат для выполнения арифметических действий над числами. Все арифметические операторы,
5.3.3 Операторы && и ||
5.3.3 Операторы && и || Операторы и || являются управляющими операторами. Если в командной строке стоит command1 command2, то command2 выполняется в том, и только в том случае, если статус выхода из команды command1 равен нулю, что говорит об успешном ее завершении. Аналогично, если
5.5.1 Операторы ›, ‹ и ››
5.5.1 Операторы ›, ‹ и ›› Для обозначения перенаправления используются символы "›", "‹" и "››". Чаще всего используется перенаправление вывода команды в файл. Вот соответствующий пример:[user]$ ls -l › /home/jim/dir.txtПо этой команде в файле /home/jim/dir.txt будет сохранен перечень файлов и
R.6 Операторы
R.6 Операторы Все операторы, за исключением оговоренных случаев, выполняются один за
R.17.6 Операторы
R.17.6 Операторы оператор: помеченный-оператор оператор-выражение составной-оператор выбирающий-оператор оператор-цикла оператор-перехода оператор-описанияпомеченный-оператор: идентификатор : оператор case выражение-константа : оператор default :
Побитовые операторы
Побитовые операторы Побитовые операторы выполняют действия с операндами с учетом их двоичного представления:• not — побитовое отрицание (not 0 = 1; not 1 = 0);• and — побитовое умножение (0 and N = 0; 1 and 1 = 1);• or — побитовое сложение (1 or N = 1; 0 or 0 = 0);• xor — побитовое исключающее
ОПЕРАТОРЫ
ОПЕРАТОРЫ Введение Операторы языка Си управляют процессом выполнения программы. Набор операторов языка Си содержит все управляющие конструкции структурного программирования. Ниже представлен полный список операторов:пустой операторсоставной оператор или
Операторы SQL
Операторы SQL Оператор SQL используется для выполнения запроса к базе данных. Язык запросов выражается в операторах, которые задают цель: что должно быть сделано (операция), объекты, с которыми это должно быть сделано, и детализация, как это должно быть сделано. По теории
Операторы SQL
Операторы SQL Синтаксис SQL Firebird включает операторы для сравнения и вычисления значений столбцов, констант, переменных и выражений встраиваемого SQL для получения различных утверждений. Приоритет операторов Приоритет определяет порядок, в котором операторы и создаваемые
8.1. Операторы
8.1. Операторы присваиваниеvariable assignmentИнициализация переменной или изменение ее значения=Универсальный оператор присваивания, пригоден как для сравнения целых чисел, так и для сравнения строк.var=27category=minerals # Пробелы до и после оператора "=" -- недопустимы. Пусть вас не
3.2.4 Побитовые логические операции
3.2.4 Побитовые логические операции Побитовые логические операцииamp; ! ^ ~ »» ««применяются к целым, то есть к объектам типа char, short, int, long и их unsigned аналогам, результаты тоже цлые.Одно из стандартных применений побитовых логических опраций – реализация маленького множества
Побитовые операции
Побитовые операции К побитовым относятся бинарные операции and, or, not, xor, shl, shr. Они производят побитовые манипуляции с операндами целого типа. Результирующий тип для and, or, xor будет наименьшим целым, включающим все возможные значения обоих типов операндов. Для shl, shr