C++位运算：操作符详解与实际应用

本章节深入探讨了C++中的位运算，包括位运算符和它们在实际编程中的应用。位运算是一种针对二进制位进行操作的技术，对于优化内存使用和实现特定功能非常有用。 12.1 位运算符与位运算 C++支持按位与(&)、按位或(|)、异或(^)、取反(~)、左移(<<)和右移(>>)等位运算符。这些运算符主要用于处理整型或字符型数据，它们的主要作用有： - 按位与(&)：只有当两个对应位都为1时，结果才为1，常用于提取某个数的特定位。 - 按位或(|)：只要有一个对应位为1，结果就为1，可用于设置某个数的特定位。 - 异或(^)：相同位取反，不同位为1，适用于翻转位、保持原值的保留或数据交换。 - 取反(~)：单目运算，将每一位取反，常用于清零或置位操作。 - 左移(<<)：将数值的二进制位向左移动，相当于乘以2的幂次，可以改变数值的精度和高效地扩展或压缩数据。 - 右移(>>)：将数值的二进制位向右移动，除以2的幂次，用于数据压缩和获取最高有效位。 例如，结构体`packed_data`展示了如何通过位运算来分配不同位数的数据成员，如`a`占据2位，`b`占据3位，`c`占据4位。如果对这些字段赋值时超出范围，只会取低n位。这种位段技术可以提高存储效率，特别是在处理位密集型的数据时。 通过这些位运算，程序员可以实现诸如数据加密、位模式匹配、数据压缩等高效的操作。理解并熟练运用位运算符，能够优化代码性能，减少内存消耗，提升程序的执行速度。同时，注意位运算符通常只应用于整数类型，对于浮点数或其他非整数类型，需要谨慎使用或转换。