C++位运算详解：左移、右移、按位与、或、异或、取反

位运算在C++中是一种非常基础且强大的运算方式，它直接操作变量的二进制表示，从而实现对数据的低级别处理。C++中的位运算符主要包括：按位与(&)，按位或(|)，异或(^)，取反(~)，左移(<<)和右移(>>)。 12.1.1 按位与运算符(&) 按位与运算符(&)的操作规则是：只有当两个对应的二进制位都是1时，结果的对应位才为1，否则为0。例如，3（二进制00000011）与5（二进制00000101）进行按位与，结果为1（二进制00000001），即取两个数的交集。 12.1.2 按位或运算符(|) 按位或运算符(|)的操作规则是：如果两个对应的二进制位中至少有一个为1，那么结果的对应位就为1；只有当两个对应的二进制位都是0时，结果的对应位才为0。例如，3与5进行按位或，结果为7（二进制00000111），即取两个数的并集。 12.1.3 异或运算符(^) 异或运算符(^)的操作规则是：当两个对应的二进制位相同时，结果的对应位为0；不同时，结果的对应位为1。例如，3与5进行异或，结果为6（二进制00000110）。异或运算有多种用途，包括翻转特定位，如使低4位翻转，以及在无额外变量的情况下交换两个变量的值。 12.1.4 取反运算符(~) 取反运算符(~)是对每个二进制位进行取反操作，即将0变为1，将1变为0。例如，取反3（二进制00000011）得到-4（二进制11111100，因为补码表示法）。取反运算常用于设置或清除特定位。 12.1.5 左移运算符(<<) 左移运算符(<<)会将一个数的所有二进制位向左移动指定的位数。例如，a=a<<2 将a的值左移两位。左移一位相当于原数值乘以2，左移n位相当于乘以2^n。 12.1.6 右移运算符（>>） 右移运算符（>>）将一个数的所有二进制位向右移动指定的位数。例如，b=b>>2 将b的值右移两位。右移一位相当于原数值除以2，右移n位相当于除以2^n。需要注意的是，对于有符号整数，右移时左边填充的是符号位（如果是负数则填充1，正数则填充0），而对于无符号整数，右移时左边总是填充0。 位运算在C++中常常用于底层数据处理，如内存管理、位字段操作、效率较高的算术运算和逻辑操作等。熟练掌握这些运算符对于理解和编写高效代码至关重要。通过位运算，程序员可以直接操作二进制数据，这对于嵌入式系统编程、硬件驱动开发以及需要高效计算的领域尤为关键。