C#位運算符的基本用法

位運算符包括：| 按位或 OR，& 按位與 AND，^ 按位異或 XOR，~ 取反 NOT，<< 左移 Left Shift，>> 右移 Right Shift，等等。本篇體驗位運算符在C#中的應用。主要包括：

 

○ 進制轉換
    ※ 十進制轉換成二進制
    ※ 二進制轉換成十進制
○ | 按位或操做符
○ & 按位與操做符
○ ^ 按位異或操做符
    ※ 使用^按位異或交換2個數
    ※ 使用^按位異或進行加密運算
○ ~ 取反操做符
○ x << n 左移運算符
○ x >> n 右移運算符

 

  進制轉換

由於位運算是在二進制基礎上進行的，因此進制轉換是位運算的前提。

 

□ 十進制轉換成二進制

好比，把10進制的數783轉換成二進制，通過下面10個步驟。

把餘數從下到上拼接起來，就是783的二進制，即1100001111。

 

在C#中，若是是Int16類型，意味着有16位整型數。對於783來講，若是表示成Int16類型，不足16位的話，要在前面補0，即要在1100001111補6個0，完整的表示是：0000001100001111。一樣的道理，若是是Int32類型，意味着有32位整型數。

 

如何把-783轉換成Int16類型的二進制呢？

→咱們知道正數783表示成Int16類型的二進制是：0000001100001111
→在每一個位置上倒轉，即若是是1就變成0，反之亦然，倒轉後變成：1111110011110000
→再加上1，變成：1111110011110001

 

□二進制轉換成十進制

好比，把Int16類型的二進制數0000000100010110轉換成十進制，通過下面的16個步驟。

從右向左，依次乘以2的n次方。

把全部的結果加起來：
0 + 2 + 4 + 0 + 16 + 0 + 0 + 0 + 256 + 0 = 2 + 4 + 16 + 256 = 278
因此，0000000100010110的十進制數是278。

 

如何把一個Int16類型的負二進制數轉換成十進制呢？

好比有這樣的一個二進制數：1111111111010011(Int16類型，第一位是數字1表示負數，第一位是數字0表示正數)
→每一個位置上反轉變成：0000000000101100
→進過計算，獲得的十進制數是：44
→再加1，獲得：45
→再變成負數，獲得：-45

 

  | 按位或操做符

假設，十進制數38和53進行按位或計算。
→通過計算，十進制數38的二進制表達是00100110，十進制數538的二進制表達是00110101。
→對| 按位或操做符來講，只要對應的二個二進位有一個爲1時，結果就爲1。

→把獲得的00110111轉換成十進制就是：55

 

若是用C#表示就是：

byte result = 38 | 53;

 

  & 按位與操做符

假設，十進制數76和231進行按位與計算。
→通過計算，十進制數76的二進制表達是01001100，十進制數231的二進制表達是11100111。
→對& 按位與操做符來講，只要對應的二個二進位有一個爲0時，結果就爲0。

→把獲得的 01000100轉換成十進制就是：68

 

若是用C#表示就是：

byte result = 76 & 231;

 

  ^ 按位異或操做符

假設，十進制數138和43進行按位與計算。
→通過計算，十進制數138的二進制表達是10001010，十進制數43的二進制表達是00101011。
→對^ 按位異或操做符來講，當兩對應的二進位相異時，結果爲1。

→把獲得的10100001轉換成十進制就是：161

 

若是用C#表示就是：

byte result = 138 ^ 43 ;

 

□ 例子1：使用^ 按位異或交換2個數

int x = 4; 
int y = 6;
x ^= y;
y ^= x;
x ^= y;
Console.WriteLine(x); //6
Console.WriteLine(y); //4

 

以上過程是這樣的：
(1)x ^= y，至關於x = x ^ y
x的二進制是：00100
y的二進制是：00110
x和y進行異或，結果是：00010
x轉換成十進制後，x爲：2

 

(2)y ^= x，至關於y = y ^ x
y的二進制是：00110
x的二進制是：00010
y和x進行異或，結果是：00100
y轉換成十進制後，y爲：4

 

(3)x ^= y，至關於x = x ^ y
x的二進制是：00010
y的二進制是：00100
x和y進行異或，結果是：00110
x轉換成十進制後，x爲：6

 

□ 例子2：使用^按位異或進行加密運算

string msg = "這是我要加密的string字符串";
string k = "mypassword";
for(int i = 0; i < msg.Length; i++)
{
    sb.Append((char)(msg[i] ^ k[i % k.Length]));
}
Console.WriteLine(sb.ToString());

 

  ~ 取反操做符

假設，十進制數52進行取反計算。
→通過計算，十進制數52的二進制表達是00110100
→對~ 取反操做符來講，對應的二進位數按位求反，0變成1，1變成0

→把獲得的11001011轉換成十進制就是：203

 

若是用C#表示就是：

byte result = ~52;

 

  x << n 左移運算符

每位向左移動n位，右邊空缺的位置補0。
假設，十進制數154進行左移。

 

若是用C#表示就是：

byte b1 = 154;
byte b2 = (byte)b1 << 1;
Console.Writeline(b2);//結果是52，二進制是00110100

 

  x >> n 右移運算符

每位向右移動n位，左邊空缺的位置補0。
假設，十進制數155進行右移。

 

若是用C#表示就是：

byte b1 = 155;
byte b2 = (byte)(b1 >> 1);
Console.WriteLine(b2); // 結果: 77

總結：
| 按位或操做符來講，只要對應的二個二進位有一個爲1時，結果就爲1
& 按位與操做符來講，只要對應的二個二進位有一個爲0時，結果就爲0
^ 按位異或操做符來講，當兩對應的二進位相異時，結果爲1
~ 取反操做符來講，對應的二進位數按位求反，0變成1，1變成0
x << n 左移運算符，每位向左移動n位，右邊空缺的位置補0
x >> n 右移運算符，每位向右移動n位，左邊空缺的位置補0

 

參考資料：
Swapping of variables without Third Variable using XOR Logic
Understand how bitwise operators work
http://baike.baidu.com/view/9895739.htm?fr=aladdin