C语言的位操作常见例子

发表于:2018-11-13 10:09

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 作者:domac的菜园子    来源:推酷

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DoNet
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  我们每一种计算机语言最终都会通过编译器转换成机器语言来执行,所以在编程中,位操作是常见且高效的数据处理手段之一,下面列出一些基于C语言的场景实例,便于日常开发中学习和使用
  例一,编写函数 getbits(x,p,n) 从数值x的第p位开始返回n位数值
#include <stdio.h>
int getbits(unsigned x, int p, int n);
int main() {
unsigned x = 0xF994;
int p = 4;
int n = 3;
int z = getbits(x, p, n);
printf("getbits(%u (%x), %d, %d) = %u (%X)\n", x, x, p, n, z, z);
}
// ff94             11111111100.101.00  # original number
// >> p+1-n     [2] 0011111111100.101.  # shift desired bits to right
// & ~(~0 << n) [7] 0000000000000.101.  # clear all the other (left) bits
int getbits(unsigned x, int p, int n) { return x >> (p - n + 1) & ~(~0 << n); }
  例二,编写一个函数setbits(x,p,n,y),该函数返回对x执行下列的操作的结果的值:将x中从左第p位开始的n个(二进制)位设置为y中最右边n位的值,x的其余各位保持不变
#include <stdio.h>
unsigned setbits(unsigned x, unsigned p, unsigned n, unsigned y);
int intLen(unsigned x);
int main() {
unsigned x = 171; // 1010 1011 --- > 101[0 1]011
unsigned p = 3;
unsigned n = 2;
unsigned y = 38; // 0010 0110
printf("result : %u \n", setbits(x, p, n, y));
return 1;
}
int intLen(unsigned x) {
int len = 0;
for (; x; x >>= 1) {
len++;
}
return len;
}
unsigned setbits(unsigned x, unsigned p, unsigned n, unsigned y) {
int length_y = intLen(y);
int length_x = intLen(x);
if (length_x - p - n < 0) {
printf("move over size by x");
return 0;
}
if (length_y < n) {
printf("move over size by y");
return 0;
}
// int pos = p -n + 1;
// unsigned cpy = y & ~ (~0 << n);
// unsigned xx = (x >> pos) & (~0 << n);
// return xx |= cpy;
unsigned tail = length_x - (p + n);
// x需要分离的子数据
unsigned sub = x & ~(~0 << tail);
// y 中需要替换的n位数据
unsigned cpy = y & ~(~0 << n);
// x向右移位,保留左边
x >>= length_x - p;
// x再向左移,这样最右边的n为可以为0
x <<= n;
//这样可以把y的拷贝值拷贝过去
x |= cpy;
// x再向左推进, 把刚刚的分离的n为先补0先
x <<= tail;
// x的分离再补充回数值
x |= sub;
return x;
}
  例三,编写一个函数invert(x,p,n), 该函数返回对x执行下列操作后的结果的值:将x中左起第p位开始的n个(二进制)位求反(即,1变成0,0变成1),x的其余各位保持不变
#include <stdio.h>
unsigned invert(unsigned x, unsigned p, unsigned n);
int intLen(unsigned x);
int main() {
unsigned x = 171; // 1010 1011 --- > 101[0 1]011
printf("result: %u\n", invert(x, 3, 2));
return 1;
}
int intLen(unsigned x) {
int len = 0;
for (; x; x >>= 1) {
len++;
}
return len;
}
unsigned invert(unsigned x, unsigned p, unsigned n) {
int length_x = intLen(x);
if (length_x - p - n < 0) {
printf("move over size by x");
return 0;
}
unsigned tail = length_x - (p + n);
// x需要分离的子数据
unsigned sub = x & ~(~0 << tail);
// 0001 01[0 1]
x >>= tail;
// x ^= 0011
// 0001 0110
x ^= ~(~0 << n);
// 101[10]000
x <<= tail;
// 101[10]011
x |= sub;
return x;
}
  例四,编写一个函数rightrot(x,n):该函数返回将x循环右移(即从最右端移出的为将从最左端移入)n (二进制) 位后所得到的值
#include <stdio.h>
int intLen(unsigned x);
unsigned rightrot(unsigned x, int n);
int main() {
unsigned x = 171; // 1010 1011
int n = 5;
// assert x = 01011 101 = 93
printf("result = %u\n", rightrot(x, n));
return 1;
}
int intLen(unsigned x) {
int len = 0;
for (; x; x >>= 1) {
len++;
}
return len;
}
unsigned rightrot(unsigned x, int n) {
int length_x = intLen(x);
if (length_x) {
n %= length_x;
if (n) {
// x需要分离的子数据
unsigned sub = x & ~(~0 << n);
// x 向右移动n位
x >>= n;
//计算左边位置需要填报多少位
int mov = length_x - n;
//通过上面分离的子串构造新的等长新串
unsigned subx = sub << mov;
subx ^= x;
return subx;
} else {
return x;
}
}
return 0;
}
  例五,在求对二的补码时,表达式 x&(x-1) 可以删除x中最右边值为1的一个二进制位。用这一方法重写bitcount函数,以加快其执行速度
#include <stdio.h>
int bitcount(unsigned x);
int main() {
printf("%d's bit count: %d\n", 1023, bitcount(1023));
printf("%d's bit count: %d\n", 1024, bitcount(1024));
}
int bitcount(unsigned x) {
int len = 0;
for (; x; x &= x - 1) {
len++;
}
return len;
}

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