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位運算之左移右移運算

系統 3353 0

位運算之左移右移運算之詳解

先看如下一段左移右移的代碼及其結果:

代碼
          
#include " stdio.h " char leftshift( char i, int n) { if (n < 0 ) return - 1 ; return i << n; } char rightshift( char i, int n) { if (n < 0 ) return - 1 ; return i >> n; } int main() { // leftshift char a1 = 127 ; char a2 = - 1 ; for ( int i = 1 ; i <= 8 ; i ++ ) printf( " %d<<%d = %d;\n " , a1, i, leftshift(a1,i)); for (i = 1 ; i <= 8 ; i ++ ) printf( " %d<<%d = %d;\n " , a2, i, leftshift(a2,i)); // rightshift a1 = 127 ; a2 = - 128 ; for (i = 1 ; i <= 8 ; i ++ ) printf( " %d>>%d = %d;\n " , a1, i, rightshift(a1,i)); for (i = 1 ; i <= 8 ; i ++ ) printf( " %d>>%d = %d;\n " , a2, i, rightshift(a2,i)); return 0 ; }

結果為:

結果
          
127 << 1 = - 2 ; 127 << 2 = - 4 ; 127 << 3 = - 8 ; 127 << 4 = - 16 ; 127 << 5 = - 32 ; 127 << 6 = - 64 ; 127 << 7 = - 128 ; 127 << 8 = 0 ; - 1 << 1 = - 2 ; - 1 << 2 = - 4 ; - 1 << 3 = - 8 ; - 1 << 4 = - 16 ; - 1 << 5 = - 32 ; - 1 << 6 = - 64 ; - 1 << 7 = - 128 ; - 1 << 8 = 0 ; 127 >> 1 = 63 ; 127 >> 2 = 31 ; 127 >> 3 = 15 ; 127 >> 4 = 7 ; 127 >> 5 = 3 ; 127 >> 6 = 1 ; 127 >> 7 = 0 ; 127 >> 8 = 0 ; - 128 >> 1 = - 64 ; - 128 >> 2 = - 32 ; - 128 >> 3 = - 16 ; - 128 >> 4 = - 8 ; - 128 >> 5 = - 4 ; - 128 >> 6 = - 2 ; - 128 >> 7 = - 1 ; - 128 >> 8 = - 1 ;

左移操作(<<)
規則:
右邊空出的位用0填補
高位左移溢出則舍棄該高位。
計算機中常用補碼表示數據:
數據 127,補碼和原碼一樣:0111 1111。
左移一位: 1111 1110 -> 這個補碼對應的原碼為:1000 0010 對應十進制:-2
左移二位: 1111 1100 -> 這個補碼對應的原碼為:1000 0100 對應十進制:-4
左移三位: 1111 1000 -> 這個補碼對應的原碼為:1000 1000 對應十進制:-8
左移四位: 1111 0000 -> 這個補碼對應的原碼為:1001 0000 對應十進制:-16
左移五位: 1110 0000 -> 這個補碼對應的原碼為:1010 0000 對應十進制:-32
左移六位: 1100 0000 -> 這個補碼對應的原碼為:1100 0000 對應十進制:-64
左移七位: 1000 0000 -> 這個補碼對應的原碼為:1000 0000 對應十進制:-128
左移八位: 0000 0000 -> 這個補碼對應的原碼為:0000 0000 對應十進制:0
注:
原碼到補碼的計算方式:取反+1,
補碼到原碼的計算方式:-1再取反。
數據-1,它的原碼為1000 0001,補碼為1111 1111
左移一位: 1111 1110 -> 這個補碼對應的原碼為:1000 0010 對應十進制:-2
左移二位: 1111 1100 -> 這個補碼對應的原碼為:1000 0100 對應十進制:-4
左移三位: 1111 1000 -> 這個補碼對應的原碼為:1000 1000 對應十進制:-8
左移四位: 1111 0000 -> 這個補碼對應的原碼為:1001 0000 對應十進制:-16
左移五位: 1110 0000 -> 這個補碼對應的原碼為:1010 0000 對應十進制:-32
左移六位: 1100 0000 -> 這個補碼對應的原碼為:1100 0000 對應十進制:-64
左移七位: 1000 0000 -> 這個補碼對應的原碼為:1000 0000 對應十進制:-128
左移八位: 0000 0000 -> 這個補碼對應的原碼為:0000 0000 對應十進制:0
可以看出127和-1的結果完全一樣。移位操作與正負數無關,它只是忠實的將所有位進行移動,補0,舍棄操作。
右移操作(>>)
規則:

左邊空出的位用0或者1填補。正數用0填補,負數用1填補。注:不同的環境填補方式可能不同;

低位右移溢出則舍棄該位。

1、127的補碼:0111 1111

右移一位: 0011 1111 -> 原碼同補碼一樣 對應十進制:63

右移二位: 0001 1111 -> 原碼同補碼一樣 對應十進制:31

右移三位: 0000 1111 -> 原碼同補碼一樣 對應十進制:15

右移四位: 0000 0111 -> 原碼同補碼一樣 對應十進制:7

右移五位: 0000 0011 -> 原碼同補碼一樣 對應十進制:3

右移六位: 0000 0001 -> 原碼同補碼一樣 對應十進制:1

右移七位: 0000 0000 -> 原碼同補碼一樣 對應十進制:0

右移八位: 0000 0000 -> 原碼同補碼一樣 對應十進制:0

2、-128的補碼:1000 0000

右移一位: 1100 0000 -> 這個補碼對應的原碼為:1100 0000 對應十進制:-64

右移二位: 1110 0000 -> 這個補碼對應的原碼為:1010 0000 對應十進制:-32

右移三位: 1111 0000 -> 這個補碼對應的原碼為:1001 0000 對應十進制:-16

右移四位: 1111 1000 -> 這個補碼對應的原碼為:1000 1000 對應十進制:-8

右移五位: 1111 1100 -> 這個補碼對應的原碼為:1000 0100 對應十進制:-4

右移六位: 1111 1110 -> 這個補碼對應的原碼為:1000 0010 對應十進制:-2

右移七位: 1111 1111 -> 這個補碼對應的原碼為:1000 0001 對應十進制:-1

右移八位: 1111 1111 -> 這個補碼對應的原碼為:1000 0001 對應十進制:-1

常見應用
左移相當于*2,只是要注意邊界問題。如char a = 65; a<<1 按照*2來算為130;但有符號char的取值范圍-128~127,已經越界,多超出了3個數值,所以從-128算起的第三個數值-126才是a<<1的正確結果。
而右移相當于除以2,只是要注意移位比較多的時候結果會趨近去一個非常小的數,如上面結果中的-1,0。
其它的四種位運算:
與運算(&)
1、與0相與可清零
2、與1相與可保留原值
或運算(|)
1、與0相或可保留原值
2、與1相與可齊設1
異或運算(^)
1、與0異或保留原值
2、與1異或比特值反轉
3、可通過某種算法,使用異或實現交換兩個值
異或運算是有結合律的
取反(~)

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