22位运算

位运算卢佩新目录按位与、或、异或、取反运算移位运算掩码异或运算的一些特性引言整数在计算机中用二进制的位来表示C语言提供一些运算符可以直接操作整数中的位，称为位运算，这些运算符的操作数都必须是整型的有些信息利用整数中的某几个位来存储，要访问这些位，仅仅有对整数的操作是不够的，必须借助位运算目录按位与、或、异或、取反运算移位运算掩码异或运算的一些特性按位与、或、异或、取反运算按位与（BitwiseAND）运算符&按位或（BitwiseOR）运算符|按位取反（BitwiseNOT）运算符~按位异或（BitwiseXOR）运算符^C语言中其实并不存在8位整数的位运算操作数在做位运算之前都至少被提升为int型例：（IntegerPromotion）unsignedcharc=0xfc;//c=?unsignedinti=~c;//i=?目录按位与、或、异或、取反运算移位运算掩码异或运算的一些特性移位运算移位运算符（BitwiseShift）左移左移将一个整数的各二进制位全部左移若干位例如0xcfffffff32得到0x3fffffcc：移动的位数必须小于左操作数的总位数如上例子，如果左移的位数大于等于32位，结果？在一定的取值范围内，将一个整数左移1位相当于乘以2对有符号数和无符号数都成立，对负数也成立如果左移改变了最高位（符号位），则不成立移位运算符（BitwiseShift）右移当操作数是无符号数时，右移运算的规则和左移类似例如0xcfffffff32得到0x33fffffc：和左移类似，移动的位数也必须小于左操作数的总位数，否则结果是Undefined。在一定的取值范围内，将一个整数右移1位相当于除以2，小数部分截掉。移位运算符（BitwiseShift）右移当操作数是有符号数时，右移运算的规则比较复杂：如果是正数，那么高位移入0如果是负数，那么高位移入1还是0不一定，这是Implementation-defined的。对于x86平台的gcc编译器，最高位移入1，也就是仍保持负数的符号位，这种处理方式对负数仍然保持了“右移1位相当于除以2”的性质。建议只对无符号数做位运算，以减少出错的可能。练习一下面两行printf打印的结果有何不同？inti=0xcffffff3;printf(%x\n,0xcffffff32);printf(%x\n,i2);目录按位与、或、异或、取反运算移位运算掩码异或运算的一些特性掩码如果要对一个整数中的某些位进行操作，可以用掩码（Mask）来表示掩码操作在进行CPU相关寄存器操作时非常有用经常需要对CPU的某一个引脚进行拉低拉高操作例：掩码0x0000ff00对一个32位整数的8~15位进行操作取出8~15位unsignedinta,b,mask=0x0000ff00;a=0x12345678;b=(a&mask)8;/*0x00000056*///b=(a8)&~(~0U8);将8~15位清0unsignedinta,b,mask=0x0000ff00;a=0x12345678;b=a&~mask;/*0x12340078*/将8~15位置1unsignedinta,b,mask=0x0000ff00;a=0x12345678;b=a|mask;/*0x1234ff78*/练习一统计一个无符号整数的二进制表示中1的个数函数原型是intcountbit(unsignedintx);练习二用位操作实现无符号整数的乘法运算函数原型是unsignedintmultiply(unsignedintx,unsignedinty);例如：(11011)2×(10010)2=((11011)21)+((11011)24)。练习三对一个32位无符号整数做循环右移函数原型是unsignedintrotate_right(unsignedintx,intn);所谓循环右移就是把低位移出去的部分再补到高位上去例如rotate_right(0xdeadbeef,8)的值应该是0xefdeadbe。目录按位与、或、异或、取反运算移位运算掩码异或运算的一些特性异或运算的一些特性一个数和自己做异或的结果是0如果需要一个常数0，x86平台的编译器可能会生成这样的指令：xorl%eax,%eax该指令比同样效果的movl$0,%eax指令快异或的真值表左值右值值000011101110不管是0还是1，和0做异或保持原值不变和1做异或得到原值的相反值位翻转unsignedinta,b,mask=1U6;a=0x12345678;b=a^mask;/*flipthe6thbit*/。如果a1^a2^a3^...^an的结果是1，则表示a1、a2、a3...an之中1的个数为奇数个，否则为偶数个。奇偶校验（ParityCheck）在串口通信过程中，每个字节的数据都计算一个校验位，数据和校验位一起发送出去，这样接收方可以根据校验位粗略地判断接收到的数据是否有误x^x^y==y，因为：x^x==00^y==y交换两个变量的值，不得借助额外的存储空间利用位运算a=a^b;b=b^a;a=a^b;练习一请在网上查找有关RAID（RedundantArrayofIndependentDisks，独立磁盘冗余阵列）的资料，理解其实现原理练习二交换两个变量的值，不得借助额外的存储空间，除了本节讲的方法之外还能想出什么方法？本节讲的方法不能把同一个变量自己跟自己交换，你的方法有没有什么局限性？