C++位运算详解

￡神魔★判官ぃ 2022-08-21 14:45 152阅读 0赞

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## 位简介 ##

位是数据存储的最小单位。  
在计算机中的二进制数系统中，位，简记为b,也称为比特，每个0或1就是一个位(bit)。

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## 位操作详解 ##

我们先来看看位运算操作符：& (按位与)、| (按位或)、^ (按位异或)、~ (按位取反)、>> (按位右移)、<< (按位左移)。

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**1、&（按位与）**  
从概念上来讲，就是将参与运算的两个分量对应的每一位来做逻辑与运算，若两者都为真（等于1），则结果才为真（等于1）。否则都为假（等于0）。  
即：

1 & 1 = 1 
    1 & 0 = 0 
    0 & 1 = 1
    0 & 0 = 0

这里我们先来看看那一个8位二进制的例子：

7&8 = 0000 0111 & 0000 1000 = 0000 0000 = 0
    7&6 = 0000 0111 & 0000 0110 = 0000 0110 = 6

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**2、| (按位或)**

即把参与运算的每个分量对应的每一位来做逻辑或运算，即两者都为假（为0）时，才为假（为0），否则皆为真。  
即：

0|0 = 0
    1|0 = 1
    0|1 = 1
    1|1 = 1

来看看8位二进制的例子：

7|8 = 0000 0111 | 0000 1000 = 0000 1111 = 15
    7|6 = 0000 0111 | 0000 0110 = 0000 0111 = 7

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**3、^(按位异或)**  
即把参与运算的每个分量对应的每一位来做异或运算，即两者相同为假，不同为真。  
即：

0|0 = 0
     1|0 = 1
     0|1 = 1
     1|1 = 0

看下面的例子:

7^8 = 0000 0111 ^ 0000 1000 = 0000 0111 = 7
    7^6 = 0000 0111 ^ 0000 0100 = 0000 0011 = 3

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**4、~（按位取反）**  
即把二进制位的每一位进行取反运算，简而言之就是1变成0，0变成1。  
直接看例子：

~7 = ~0000 0111 = 1111 1000 = 248

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**5、 >>（按位右移）把二进制位整体向右移动**

7>>1 = 0000 0111 >> 1 = 0000 0011 = 3
    7>>2 = 0000 0111 >> 2 = 0000 0001 = 1

这里右移等于除了2的N次方，N为右移的位数。

**6 <<（按位左移）**这里就不详细说了，和右移相反。  
位操作应用

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## 实际应用 ##

**一、一种颜色的表示方式—- 通过DWORD来表示颜色**  
定义：

typedef unsigned long DWORD;

即为一个无符号32位（32机器）长整数，有四个字节，我们从左到右叫他1，2，3，4字节，每一个字节的范围是0～255。第一个字节表示alpha值，即透明度。如果是255，表示不透明，0表示完全透明（  
看不到），其他分别是R,G,B值。  
可通过下列方法获得每个字节的值：

int A = (int)((DWORD & 0xFF000000) >> 24);
    int R = (int)((DWORD & 0x00FF0000) >> 16);
    int G = (int)((DWORD & 0x0000FF00) >> 8);
    int B = (int)(DWORD & 0x000000FF);
    DWORD dwColor = (A<<24)+(R<<16)+(G<<8)+B;

有了前面的基础，我相信大家对上面的换算方法，一看就明白吧。如果对16进制不敏感的童鞋，可以用计算机把十六进制换算成二进制，更容易理解。

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**二、状态系统中的使用**  
在游戏开发中，我们通常用一个32位（假设这里用32位）的整数来存储角色的状态(这样做主要是为了节约存储空间，同时也减小网络同步消息包的size)。所谓的状态，就是大家熟悉的Buff或者DeBuff。

enum ROLE_STATUS
    {
    STATUS_NORMAL = 0, // 正常
    STATUS_DIE = 1, // 死亡状态
    STATUS_GOD , // 无敌
    STATUS_DISAPPEARING , // 消失中状态
    STATUS_DEF_ADJUST , // 物理防御提升/降低
    STATUS_MDEF_ADJUST , // 魔法防御提升/降低
    STATUS_ATK_CRI_ADJUST , // 同时提升物理攻击和爆击率
    STATUS_MAXHP_ADJUST , // HP上限调整
    STATUS_MAXMP_ADJUST , // MP上限提升/降低
    //……这里最多只能写32个，因为我们假设是用32位数据来存储状态。
    };

状态数据定义好了，现在来看看怎么使用他们。  
首先， 角色上线，我要给他一个保护状态，应该这样操作。

DWORD dwRoleStatus = STATUS_GOD;

同时，角色使用了一个物品，这个物品的效果时，HP和MP上限增加一段时间。因此要附加调整玩家的HP和MP上限的状态，应该这样。

DWORD dwRoleStatus |= (STATUS_MAXHP_ADJUST+STATUS_MAXMP_ADJUST);

这里是|=而不是=操作，因为不能清掉之前附加的无敌保护状态。所以用或运算。  
该角色受到其他玩家或者怪物的攻击，我们要判断被攻击的这个角色的受保护状态状态还在不在。执行如下逻辑

if( dwRoleStatus & STATUS_GOD ) // 判断位是否为1
    {
    // 受保护状态，不能被攻击
    }

接下来，角色无敌保护时间过期了，我们要清除无敌状态，执行如下操作

dwRoleStatus &= ~STATUS_GOD;

这里用到了取反的计算。~STATUS\_GOD的结果是第二位为0外，其他都为1。然后和dwRoleStatus做按位与计算。

STATUS_GOD 等于 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010;
    ~STATUS_GOD 等于 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101;

因此和dwRoleStatus相与之后，dwRoleStatus除了第二位以外的位，都保留下来了。第二位不管是什么值，都会被设置为0,这样子就把STATUS\_GOD这个状态清除掉了。同理我们要清除多个状态的时候，先把要清楚的状态或运算到一起。再取反，然后和dwRoleStatus按位与。起到同时清除多个状态。

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然后讲讲异或，它有一个性质是，两次异或，能还原回来

例如 
    a=7,b=6;
    a = a^b^b

我们来看看那二进制的操作

a = 0111
    b = 0110
    c = a^b = 0001
    a = c^b = 0111

写到这里，想到一道经典的C++笔试题，即不需要第3个变量，交换两个变量的值。

a = a^b = 0001
    b = b^a = 0111
    a = a^b = 0110

暂时写到这里，想到有补充的，再完善。

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疯刀 2011.6.26

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