C/C++的20个位运算技巧
一提起位运算,人们往往想到它的高效性,无论是嵌入式编程还是优化系统的核心代码,适当的运用位运算总是一种迷人的手段,或者当您求职的时候,在代码中写入适当的位运算也会让您的程序增加一丝亮点,最初当我读《编程之美》求“1的数目”时,我才开始觉得位运算是如此之美,后来读到 《Hacker's Delight》,感慨到Henry S.Warren把位运算运用的如此神出鬼没,很多程序都十分精妙,我觉得在一个普通的程序中大量运用这样的代码的人简直是疯了!但掌握简单的位运算技巧还是必要的,所以今天写这篇博文把我积累的一些位运算技巧分享给大家,这些技巧不会是如求“1的数目”的技巧,是最基本的一行位运算技巧!
1.获得int型最大值
- int getMaxInt(){
- return (1 << 31) - 1;//2147483647, 由于优先级关系,括号不可省略
- }
- int getMaxInt(){
- return (1 << 31) - 1;//2147483647, 由于优先级关系,括号不可省略
- }
另一种写法
- int getMaxInt(){
- return ~(1 << 31);//2147483647
- }
- int getMaxInt(){
- return ~(1 << 31);//2147483647
- }
另一种写法
- int getMaxInt(){//有些编译器不适用
- return (1 << -1) - 1;//2147483647
- }
- int getMaxInt(){//有些编译器不适用
- return (1 << -1) - 1;//2147483647
- }
C语言中不知道int占几个字节时候
- int getMaxInt(){
- return ((unsigned int) - 1) >> 1;//2147483647
- }
- int getMaxInt(){
- return ((unsigned int) - 1) >> 1;//2147483647
- }
2.获得int型最小值
- int getMinInt(){
- return 1 << 31;//-2147483648
- }
- int getMinInt(){
- return 1 << 31;//-2147483648
- }
另一种写法
- int getMinInt(){//有些编译器不适用
- return 1 << -1;//-2147483648
- }
- int getMinInt(){//有些编译器不适用
- return 1 << -1;//-2147483648
- }
3.获得long类型的最大值
C语言版
- long getMaxLong(){
- return ((unsigned long) - 1) >> 1;//2147483647
- }
- long getMaxLong(){
- return ((unsigned long) - 1) >> 1;//2147483647
- }
JAVA版
- long getMaxLong(){
- return ((long)1 << 127) - 1;//9223372036854775807
- }
- long getMaxLong(){
- return ((long)1 << 127) - 1;//9223372036854775807
- }
获得long最小值,和其他类型的最大值,最小值同理.
4.乘以2运算
- int mulTwo(int n){//计算n*2
- return n << 1;
- }
- int mulTwo(int n){//计算n*2
- return n << 1;
- }
5.除以2运算
- int divTwo(int n){//负奇数的运算不可用
- return n >> 1;//除以2
- }
- int divTwo(int n){//负奇数的运算不可用
- return n >> 1;//除以2
- }
6.乘以2的m次方
- int mulTwoPower(int n,int m){//计算n*(2^m)
- return n << m;
- }
- int mulTwoPower(int n,int m){//计算n*(2^m)
- return n << m;
- }
7.除以2的m次方
- int divTwoPower(int n,int m){//计算n/(2^m)
- return n >> m;
- }
- int divTwoPower(int n,int m){//计算n/(2^m)
- return n >> m;
- }
8.判断一个数的奇偶性
- boolean isOddNumber(int n){
- return (n & 1) == 1;
- }
- boolean isOddNumber(int n){
- return (n & 1) == 1;
- }
9.不用临时变量交换两个数(面试常考)
C语言版
- void swap(int *a,int *b){
- (*a) ^= (*b) ^= (*a) ^= (*b);
- }
- void swap(int *a,int *b){
- (*a) ^= (*b) ^= (*a) ^= (*b);
- }
通用版(一些语言中得分开写)
- a ^= b;
- b ^= a;
- a ^= b;
- a ^= b;
- b ^= a;
- a ^= b;
10.取绝对值(某些机器上,效率比n>0 ? n:-n 高)
- int abs(int n){
- return (n ^ (n >> 31)) - (n >> 31);
- /* n>>31 取得n的符号,若n为正数,n>>31等于0,若n为负数,n>>31等于-1
- 若n为正数 n^0=0,数不变,若n为负数有n^-1 需要计算n和-1的补码,然后进行异或运算,
- 结果n变号并且为n的绝对值减1,再减去-1就是绝对值 */
- }
- int abs(int n){
- return (n ^ (n >> 31)) - (n >> 31);
- /* n>>31 取得n的符号,若n为正数,n>>31等于0,若n为负数,n>>31等于-1
- 若n为正数 n^0=0,数不变,若n为负数有n^-1 需要计算n和-1的补码,然后进行异或运算,
- 结果n变号并且为n的绝对值减1,再减去-1就是绝对值 */
- }
11.取两个数的最大值(某些机器上,效率比a>b ? a:b高)
通用版
- int max(int a,int b){
- return b & ((a-b) >> 31) | a & (~(a-b) >> 31);
- /*如果a>=b,(a-b)>>31为0,否则为-1*/
- }
- int max(int a,int b){
- return b & ((a-b) >> 31) | a & (~(a-b) >> 31);
- /*如果a>=b,(a-b)>>31为0,否则为-1*/
- }
C语言版
- int max(int x,int y){
- return x ^ ((x ^ y) & -(x < y));
- /*如果x<y x<y返回1,否则返回0,
- 、 与0做与运算结果为0,与-1做与运算结果不变*/
- }
- int max(int x,int y){
- return x ^ ((x ^ y) & -(x < y));
- /*如果x<y x<y返回1,否则返回0,
- 、 与0做与运算结果为0,与-1做与运算结果不变*/
- }
12.取两个数的最小值(某些机器上,效率比a>b ? b:a高)
通用版
- int min(int a,int b){
- return a & ((a-b) >> 31) | b & (~(a-b) >> 31);
- /*如果a>=b,(a-b)>>31为0,否则为-1*/
- }
- int min(int a,int b){
- return a & ((a-b) >> 31) | b & (~(a-b) >> 31);
- /*如果a>=b,(a-b)>>31为0,否则为-1*/
- }
C语言版
- int min(int x,int y){
- return y ^ ((x ^ y) & -(x < y));
- /*如果x<y x<y返回1,否则返回0,
- 与0做与运算结果为0,与-1做与运算结果不变*/
- }
- int min(int x,int y){
- return y ^ ((x ^ y) & -(x < y));
- /*如果x<y x<y返回1,否则返回0,
- 与0做与运算结果为0,与-1做与运算结果不变*/
- }
13.判断符号是否相同
- boolean isSameSign(int x, int y){ //有0的情况例外
- return (x ^ y) >= 0; // true 表示 x和y有相同的符号, false表示x,y有相反的符号。
- }
- boolean isSameSign(int x, int y){ //有0的情况例外
- return (x ^ y) >= 0; // true 表示 x和y有相同的符号, false表示x,y有相反的符号。
- }
14.计算2的n次方
- int getFactorialofTwo(int n){//n > 0
- return 2 << (n-1);//2的n次方
- }
- int getFactorialofTwo(int n){//n > 0
- return 2 << (n-1);//2的n次方
- }
15.判断一个数是不是2的幂
- boolean isFactorialofTwo(int n){
- return n > 0 ? (n & (n - 1)) == 0 : false;
- /*如果是2的幂,n一定是100... n-1就是1111....
- 所以做与运算结果为0*/
- }
- boolean isFactorialofTwo(int n){
- return n > 0 ? (n & (n - 1)) == 0 : false;
- /*如果是2的幂,n一定是100... n-1就是1111....
- 所以做与运算结果为0*/
- }
16.对2的n次方取余
- int quyu(int m,int n){//n为2的次方
- return m & (n - 1);
- /*如果是2的幂,n一定是100... n-1就是1111....
- 所以做与运算结果保留m在n范围的非0的位*/
- }
- int quyu(int m,int n){//n为2的次方
- return m & (n - 1);
- /*如果是2的幂,n一定是100... n-1就是1111....
- 所以做与运算结果保留m在n范围的非0的位*/
- }
17.求两个整数的平均值
- int getAverage(int x, int y){
- return (x + y) >> 1;
- }
- int getAverage(int x, int y){
- return (x + y) >> 1;
- }
另一种写法
- int getAverage(int x, int y){
- return ((x ^ y) >> 1) + (x & y);
- /*(x^y) >> 1得到x,y其中一个为1的位并除以2,
- x&y得到x,y都为1的部分,加一起就是平均数了*/
- }
- int getAverage(int x, int y){
- return ((x ^ y) >> 1) + (x & y);
- /*(x^y) >> 1得到x,y其中一个为1的位并除以2,
- x&y得到x,y都为1的部分,加一起就是平均数了*/
- }
18.从低位到高位,取n的第m位
- int getBit(int n, int m){
- return (n >> (m-1)) & 1;
- }
- int getBit(int n, int m){
- return (n >> (m-1)) & 1;
- }
19.从低位到高位.将n的第m位置1
- int setBitToOne(int n, int m){
- return n | (1 << (m-1));
- /*将1左移m-1位找到第m位,得到000...1...000
- n在和这个数做或运算*/
- }
- int setBitToOne(int n, int m){
- return n | (1 << (m-1));
- /*将1左移m-1位找到第m位,得到000...1...000
- n在和这个数做或运算*/
- }
20.从低位到高位,将n的第m位置0
- int setBitToZero(int n, int m){
- return n & ~(1 << (m-1));
- /* 将1左移m-1位找到第m位,取反后变成111...0...1111
- n再和这个数做与运算*/
- }
- int setBitToZero(int n, int m){
- return n & ~(1 << (m-1));
- /* 将1左移m-1位找到第m位,取反后变成111...0...1111
- n再和这个数做与运算*/
- }
另附一些对程序效率上没有实质提高的位运算技巧,一些也是位运算的常识(面试也许会遇到)
计算n+1
- -~n
-~n
计算n-1
- ~-n
~-n
取相反数
- ~n + 1;
~n + 1;
另一种写法
- (n ^ -1) + 1;
(n ^ -1) + 1;
if(x == a) x = b; if(x == b) x = a;
- x = a ^ b ^ x;
x = a ^ b ^ x;
sign函数,参数为n,当n>0时候返回1,n<0时返回-1,n=0时返回0
- return !!n - (((unsigned)n >> 31) << 1);
return !!n - (((unsigned)n >> 31) << 1);
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