C++位運算詳解

轉載，原文地址：http://www.crazycpp.com/?p=82

前言

之前收藏過一篇講C++位操做的文章，此次博客搬家，之前的數據都沒有保留，整理谷歌網站管理後臺的時候，發現不時的還有網友有在查找這篇文章。因此，瘋刀也來弄個簡單的教程，講講位操做的用途和魅力吧。

位簡介

位是數據存儲的最小單位。在 計算機中的二進制數系統中，位，簡記爲b,也稱爲比特，每一個0或1就是一個位(bit)。

位操做詳解

咱們先來看看位運算操做符：& (按位與)、| (按位或)、^ (按位異或)、~ (按位取反)、>> (按位右移)、<< (按位左移)。

一、&（按位與） 從概念上來說，就是將參與運算的兩個份量對應的每一位來作邏輯與運算，若二者都爲真（等於1），則結果才爲真（等於1）。不然都爲假（等於0）。
即：1 & 1 = 1 、1&0 = 0 、0&1 = 一、0&0 = 0
這裏咱們先來看看那一個8位二進制的例子：
7&8 = 0000 0111 & 0000 1000 = 0000 0000 = 0
7&6 = 0000 0111 & 0000 0110 = 0000 0110 = 6

二、| (按位或) 即把參與運算的每一個份量對應的每一位來作邏輯或運算，即二者都爲假（爲0）時，才爲假（爲0），不然皆爲真。
即：0|0 = 0、1|0 = 一、0|1 = 一、1|1 = 1
來看看8位二進制的例子：
7|8 = 0000 0111 | 0000 1000 = 0000 1111 = 15
7|6 = 0000 0111 | 0000 0110 = 0000 0111 = 7

三、^(按位異或) 即把參與運算的每一個份量對應的每一位來作異或運算，即二者相同爲假，不一樣爲真。
即：0|0 = 0、 1|0 = 一、0|1 = 一、 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

四、~（按位取反） 即把二進制位的每一位進行取反運算，簡而言之就是1變成0，0變成1。
直接看例子：
~7 = ~0000 0111 = 1111 1000 = 248

5 >>（按位右移）把二進制位總體向右移動。
7>>1 = 0000 0111 >> 1 = 0000 0011 = 3
7>>2 = 0000 0111 >> 2 = 0000 0001 = 1
這裏右移等於除了2的N次方，N爲右移的位數。

6 <<（按位左移）這裏就不詳細說了，和右移相反。

位操做應用

好了，下面講講實際應用吧。
1、一種顏色的表示方式—- 經過DWORD來表示顏色
定義：typedef unsigned long DWORD;
即爲一個無符號32位（32機器）長整數，有四個字節，咱們從左到右叫他1，2，3，4字節，每個字節的範圍是0～255。第一個字節表示alpha值，即透明度。若是是255，表示不透明，0表示徹底透明（

看不到），其餘分別是R,G,B值。
可經過下列方法得到每一個字節的值：
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;
有了前面的基礎，我相信你們對上面的換算方法，一看就明白吧。若是對16進制不敏感的童鞋，能夠用計算機把十六進制換算成二進制，更容易理解。

2、狀態系統中的使用

在遊戲開發中，咱們一般用一個32位（假設這裏用32位）的整數來存儲角色的狀態(這樣作主要是爲了節約存儲空間，同時也減少網絡同步消息包的size)。所謂的狀態，就是你們熟悉的Buff或者DeBuff。
enum ROLE_STATUS
{
STATUS_NORMAL = 0, // 正常
STATUS_DIE = 1, // 死亡狀態
STATUS_GOD , // 無敵
STATUS_DISAPPEARING , // 消失中狀態
STATUS_DEF_ADJUST , // 物理防護提高/下降
STATUS_MDEF_ADJUST , // 魔法防護提高/下降
STATUS_ATK_CRI_ADJUST , // 同時提高物理攻擊和爆擊率
STATUS_MAXHP_ADJUST , // HP上限調整
STATUS_MAXMP_ADJUST , // MP上限提高/下降
//……
這裏最多隻能寫32個，由於咱們假設是用32位數據來存儲狀態。
};

狀態數據定義好了，如今來看看怎麼使用他們。
首先， 角色上線，我要給他一個保護狀態，應該這樣操做。
DWORD dwRoleStatus = STATUS_GOD;
同時，角色使用了一個物品，這個物品的效果時，HP和MP上限增長一段時間。所以要附加調整玩家的HP和MP上限的狀態，應該這樣。
DWORD dwRoleStatus |= (STATUS_MAXHP_ADJUST+STATUS_MAXMP_ADJUST);
這裏是|=而不是=操做，由於不能清掉以前附加的無敵保護狀態。因此用或運算。
該角色受到其餘玩家或者怪物的攻擊，咱們要判斷被攻擊的這個角色的受保護狀態狀態還在不在。執行以下邏輯
if( dwRoleStatus & STATUS_GOD ) // 判斷位是否爲1
{
// 受保護狀態，不能被攻擊
}

接下來，角色無敵保護時間過時了，咱們要清除無敵狀態，執行以下操做
dwRoleStatus &= ~STATUS_GOD;
這裏用到了取反的計算。~STATUS_GOD的結果是第二位爲0外，其餘都爲1。而後和dwRoleStatus作按位與計算。
STATUS_GOD 等於 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010;
~STATUS_GOD 等於 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101;
所以和dwRoleStatus相與以後，dwRoleStatus除了第二位之外的位，都保留下來了。第二位不論是什麼值，都會被設置爲0,這樣子就把STATUS_GOD這個狀態清除掉了。同理咱們要清除多個狀態的時候，先把要清楚的狀態或運算到一塊兒。再取反，而後和dwRoleStatus按位與。起到同時清除多個狀態。

而後講講異或，它有一個性質是，兩次異或，能還原回來

例如 a=7,b=6;

a = a^b^b

咱們來看看那二進制的操做

a = 0111

b = 0110

c = a^b = 0001

a = c^b = 0111

寫到這裏，想到一道經典的C++筆試題，即不須要第3個變量，交換兩個變量的值。

a = a^b = 0001

b = b^a = 0111

a = a^b = 0110

暫時寫到這裏，想到有補充的，再完善。

 

瘋刀 2011.6.26