5.4 位运算符和位表达式

C++语言提供了字节位运算，可以直接对操作数的二进制位进行操作。位运算符包括：～（按位取反）、<<（左移）、>>（右移）、&（按位与）、|（按位或）、^（按位异或）。其中，～（按位取反）为单目运算符，其余均为双目运算符。

位运算符作用于位，并逐位执行操作。&、|和^的真值见表5-6。

表5-6 真值表

5.4.1 移位运算符

C++中的移位运算符包括左移“<<”和右移“>>”，见表5-7。

表5-7 移位运算符

1. 左移运算符

左移运算符用来把“<<”左边的运算数的各二进制位全部左移若干位，移动的位数由“<<”右边的数指定。左移时，高位移出的部分舍弃，低位补0。

例如：

用二进制表示运算过程如下：

2. 右移运算符

右移运算符用来把“>>”左边的运算数的各二进制位全部右移若干位，移动的位数由“>>”右边的数字指定。右移时，低位移出的二进制数舍弃，左端移入的二进制数分两种情况：对于无符号整数和正整数，高位补0，对于负整数，高位补1，这是因为负数在机器内均用补码表示。

例如：

用二进制表示运算过程如下：

右移时要注意符号位，对于有符号的数，右移时符号位将一同移动。当为正数时（符号位为0），最高位补0；为负数时（符号位为1），最高位是补0还是补1取决于编译系统的规定。有的系统移入0，有的系统移入1，移入0的称为“逻辑右移”，即简单右移。移入1的称为“算术右移”。

【例5-6】编写程序，使用移位运算符对两个无符号的整数进行移位。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“5-6.cpp”的Project6文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本程序中，定义了两个无符号的整型变量x和y并赋值为60和13，通过移位运算符对两个变量进行操作。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图5-7所示。

图5-7 移位运算符

5.4.2 位运算符和位表达式

C++所支持的位运算符见表5-8。

表5-8 位运算符

在双目运算符中，位逻辑与的优先级最高，位逻辑或次之，位逻辑异或最低。

1. 按位与运算&

例如A=31、B=22，经过位逻辑与运算后得到的结果是22。

2. 按位或运算|

例如A=31、B=22，经过位逻辑或运算后得到的结果是31。

    A  =0001  1111
    B  =0001  0110

3. 按位异或运算^

例如A=31、B=22，经过位逻辑异或运算后得到的结果是9。

    A  =  0001  1111
    B  =  0001  0110

4. 按位取反运算～

例如，60取反运算后得到的结果是-61。

按位取反运算符为单目运算符，运算对象就置于运算符的右边，具有右结合性。其功能是把运算对象的内容按位取反，即1变为0，将0变为1。

注意：在一个有符号的数据中，最高位表示符号位，0代表正数，1代表负数。由于编译器是32位的，所以在取反之后最高位是1。

【例5-7】编写程序，使用位运算符对两个无符号的整数进行运算。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“5-7.cpp”的Project7文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本程序中，定义了两个无符号的整型变量A和B并赋值为31和22，通过位运算符对两个变量进行操作。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图5-8所示。

图5-8 位运算