16 运算符之位运算符

在上篇中，我们讨论了逻辑运算符，包括逻辑与（&&）、逻辑或（||）和逻辑非（!）。这些运算符通常用于条件判断，而在本篇中，我们将深入探索 C++ 的位运算符（bitwise operators）。位运算符对二进制位进行操作，非常适合需要直接操作数据底层的场景。

位运算符的种类

C++ 提供了以下几种常用的位运算符：

1. 按位与（&）
2. 按位或（|）
3. 按位异或（^）
4. 按位取反（~）
5. 左移（<<）
6. 右移（>>）

接下来，我们将逐个介绍这些运算符及其使用案例。

1. 按位与（&）

按位与运算符会对对应的每一位进行与操作，只有当两个操作数的相应位都为1时，结果才为1。

示例:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 12; // 二进制：1100
    int b = 5;  // 二进制：0101
    int result = a & b; // 结果：0100，即 4
    cout << "按位与: " << result << endl;
    return 0;
}

2. 按位或（|）

按位或运算符对两个操作数的相应位进行或操作，只要任一位为1，结果就为1。

示例:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 12; // 二进制：1100
    int b = 5;  // 二进制：0101
    int result = a | b; // 结果：1101，即 13
    cout << "按位或: " << result << endl;
    return 0;
}

3. 按位异或（^）

按位异或运算符会对两个操作数的相应位进行异或操作，当且仅当一位为1而另一位为0时，结果为1。

示例:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 12; // 二进制：1100
    int b = 5;  // 二进制：0101
    int result = a ^ b; // 结果：1001，即 9
    cout << "按位异或: " << result << endl;
    return 0;
}

4. 按位取反（~）

按位取反运算符会对操作数的每一位进行取反，0 变成 1，1 变成 0。

示例:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 12; // 二进制：1100
    int result = ~a; // 结果：...11110011 (补码表示)
    cout << "按位取反: " << result << endl; // 输出：-13
    return 0;
}

5. 左移（<<）

左移运算符将操作数的二进制位向左移动指定的位数，右侧补零。

示例:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 3; // 二进制：0011
    int result = a << 2; // 结果：1100，即 12
    cout << "左移: " << result << endl;
    return 0;
}

6. 右移（>>）

右移运算符将操作数的二进制位向右移动指定的位数，左侧根据操作数的符号位进行填充。

示例:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 12; // 二进制：1100
    int result = a >> 2; // 结果：0011，即 3
    cout << "右移: " << result << endl;
    return 0;
}

小结

位运算符是 C++ 提供的非常强大的工具。它们被广泛应用于底层编程，例如操作硬件、编码和解码数据等。了解这些运算符的使用，可以帮助你更深入地理解计算机的工作原理。

在下篇中，我们将继续探讨控制结构中的 if 条件语句，这将为你提供更强大的编程思维和能力。希望这篇关于位运算符的教程能为你的 C++ 学习带来帮助！