什么是按位运算符？

Question

我是一个写代码只是为了好玩的人，并没有在学术或专业环境中真正深入研究它，所以像这些按位运算符之类的东西真的让我望而却步。

我正在阅读一篇关于 JavaScript 的文章，它显然支持按位运算。 我一直在一些地方看到这个操作，我试图阅读关于它到底是什么，但我似乎根本不明白。 那么它们是什么？ 清晰的例子会很棒！ :D

还有几个问题 - 按位运算的一些实际应用是什么？ 你什么时候可以使用它们？

Answer 1

由于没有人提出过为什么这些有用的主题：

在处理标志时，我经常使用按位运算。 例如，如果您想将一系列标志传递给操作（例如File.Open() ，同时启用读取模式和写入模式），您可以将它们作为单个值传递。 这是通过为每个可能的标志分配位集（字节、短整型、整型或长整型）中的自己的位来实现的。 例如：

 Read: 00000001
Write: 00000010

因此，如果您想通过读取和写入，您将通过 (READ | WRITE) 然后将两者组合成

00000011

然后可以在另一端解密，如：

if ((flag & Read) != 0) { //...

其中检查

00000011 &
00000001

返回

00000001

它不为 0，因此该标志确实指定了 READ。

您可以使用 XOR 来切换各种位。 我在使用标志指定方向输入（向上、向下、向左、向右）时使用了它。 例如，如果精灵在水平移动，而我希望它转身：

     Up: 00000001
   Down: 00000010
   Left: 00000100
  Right: 00001000
Current: 00000100

在这种情况下，我只是将当前值与 (LEFT | RIGHT) 进行异或，这将关闭 LEFT 并打开 RIGHT。

位移位在多种情况下很有用。

x << y

是相同的

x * 2 ^y

如果您需要快速乘以 2 的幂，但要注意将 1 位移入最高位 - 这会使数字为负，除非它是无符号的。 它在处理不同大小的数据时也很有用。 例如，从四个字节读取一个整数：

int val = (A << 24) | (B << 16) | (C << 8) | D;

假设 A 是最重要的字节，而 D 是最不重要的。 它最终会变成：

A = 01000000
B = 00000101
C = 00101011
D = 11100011
val = 01000000 00000101 00101011 11100011

颜色通常以这种方式存储（最高有效字节被忽略或用作 Alpha）：

A = 255 = 11111111
R = 21 = 00010101
G = 255 = 11111111
B = 0 = 00000000
Color = 11111111 00010101 11111111 00000000

要再次找到这些值，只需将位向右移动直到它位于底部，然后屏蔽掉剩余的高阶位：

Int Alpha = Color >> 24
Int Red = Color >> 16 & 0xFF
Int Green = Color >> 8 & 0xFF
Int Blue = Color & 0xFF

0xFF与11111111相同。 所以基本上，对于 Red，你会这样做：

Color >> 16 = (filled in 00000000 00000000)11111111 00010101  (removed 11111111 00000000)
00000000 00000000 11111111 00010101 &
00000000 00000000 00000000 11111111 =
00000000 00000000 00000000 00010101 (The original value)

Answer 2

按位运算符是一次处理一点的运算符。

仅当其两个输入均为 1 时，AND 才为 1。

如果一个或多个输入为 1，则 OR 为 1。

仅当其输入之一为 1 时，XOR 才为 1。

只有当它的输入为 0 时 NOT 才为 1。

这些可以最好地描述为真值表。 输入的可能性在顶部和左侧，结果位是显示在两个输入交叉处的四个值之一（在 NOT 的情况下为两个，因为它只有一个输入）。

AND|0 1      OR|0 1
---+----    ---+----
  0|0 0       0|0 1
  1|0 1       1|1 1

XOR|0 1     NOT|0 1
---+----    ---+---
  0|0 1        |1 0
  1|1 0

一个例子是，如果你只想要一个整数的低 4 位，你把它与 15（二进制 1111）相加，所以：

    203: 1100 1011
AND  15: 0000 1111
------------------
 IS  11: 0000 1011

Answer 3

值得注意的是，作为其他答案列出的单位真值表一次仅适用于一两个输入位。 使用整数时会发生什么，例如：

int x = 5 & 6;

答案在于每个输入的二进制扩展：

  5 = 0 0 0 0 0 1 0 1
& 6 = 0 0 0 0 0 1 1 0
---------------------
      0 0 0 0 0 1 0 0

每列中的每一对位都通过“与”函数运行，以在底线上给出相应的输出位。 所以上述表达式的答案是 4。CPU 已经（在本例中）并行完成了 8 个单独的“AND”运算，每列一个。

我提到这个是因为我还记得有这个“啊哈！” 多年前我了解到这一点的那一刻。

Answer 4

这些是按位运算符，在 JavaScript 中都支持：

• op1 & op2 -- AND运算符比较两位，如果两位都为 1，则结果为 1； 否则返回 0。

• op1 | op2 op1 | op2 -- OR运算符比较两个位，如果位互补，则生成结果 1； 否则返回 0。

• op1 ^ op2 -- EXCLUSIVE-OR运算符比较两位，如果其中一位为 1，则返回 1，如果两位均为 0 或 1，则返回 0。

• ~op1 -- COMPLEMENT运算符用于反转操作数的所有位。

• op1 << op2 -- SHIFT LEFT运算符将位SHIFT LEFT移动，丢弃最左边的位，并将最右边的位赋值为 0。每次向左移动都有效地将 op1 乘以 2。

• op1 >> op2 -- SHIFT RIGHT运算符将位向右移动，丢弃最右边的位，并将最左边的位赋值为 0。每次向右移动都有效地将 op1 分成两半。 最左边的符号位被保留。

• op1 >>> op2 -- SHIFT RIGHT - ZERO FILL运算符将位向右移动，丢弃最右边的位，并将最左边的位赋值为 0。每次向右移动都有效地将 op1 分成两半。 最左边的符号位被丢弃。

Answer 5

更详细地说，它与所讨论值的二进制表示有很大关系。

For example (in decimal):
x = 8
y = 1

would come out to (in binary):
x = 1000
y = 0001

From there, you can do computational operations such as 'and' or 'or'; in this case:
x | y = 
1000 
0001 |
------
1001

or...9 in decimal

希望这可以帮助。

Answer 6

当提到术语“按位”时，有时会澄清它不是“逻辑”运算符。

例如在 JavaScript 中， 按位运算符将其操作数视为 32 位（零和一）的序列； 同时， 逻辑运算符通常与布尔（逻辑）值一起使用，但可以与非布尔类型一起使用。

以 expr1 && expr2 为例。

如果可以转换为 false，则返回 expr1； 否则，返回 expr2。 因此，当与布尔值一起使用时，如果两个操作数都为真，&& 返回真； 否则，返回 false。

a = "Cat" && "Dog"     // t && t returns Dog
a = 2 && 4     // t && t returns 4

正如其他人所指出的，2 & 4 是按位与，因此它将返回 0。

您可以将以下内容复制到 test.html 或其他内容并进行测试：

<html>
<body>
<script>
    alert("\"Cat\" && \"Dog\" = " + ("Cat" && "Dog") + "\n"
        + "2 && 4 = " + (2 && 4) + "\n"
        + "2 & 4 = " + (2 & 4));
</script>

Answer 7

在数字计算机编程中，按位运算在单个位级别对一个或多个位模式或二进制数字进行操作。 它是处理器直接支持的快速、原始的操作，用于操作值以进行比较和计算。

操作：

• 按位与

• 按位或

• 按位非

• 按位异或

• 等等

项目清单

    AND|0 1        OR|0 1 
    ---+----      ---+---- 
      0|0 0         0|0 1 
      1|0 1         1|1 1 

   XOR|0 1        NOT|0 1 
   ---+----       ---+--- 
     0|0 1           |1 0 
     1|1 0

例如。

    203: 1100 1011
AND  15: 0000 1111
------------------
  =  11: 0000 1011

按位运算符的使用

• 左移和右移运算符分别相当于 x * 2 ^{y 的}乘法和除法。

例如。

int main()
{
     int x = 19;
     printf ("x << 1 = %d\n" , x <<1);
     printf ("x >> 1 = %d\n", x >>1);
     return 0;
}
// Output: 38 9

• & 运算符可用于快速检查数字是奇数还是偶数

例如。

int main()
{
    int x = 19;
    (x & 1)? printf("Odd"): printf("Even");
    return 0;
 }
// Output: Odd

• 无需if else语句即可快速找到 x 和 y 的最小值

例如。

int min(int x, int y)
{
    return y ^ ((x ^ y) & - (x < y))
}

• 十进制转二进制

例如。

#include <stdio.h>
int main ()
{
    int n , c , k ;
    printf("Enter an integer in decimal number system\n " ) ;
    scanf( "%d" , & n );
    printf("%d in binary number
    system is: \n " , n ) ;
    for ( c = 31; c >= 0 ; c -- )
    {
         k = n >> c ;
         if ( k & 1 )
              printf("1" ) ;
         else
              printf("0" ) ;
      }
      printf(" \n " );
      return 0 ;
}

• XOR 门加密是一种流行的技术，因为它的复杂性和程序员的重新使用。
• 从技术面试的角度来看，按位异或运算符是最有用的运算符。

按位移位仅适用于 +ve 数字

位逻辑的使用范围也很广

Answer 8

这样想可能会有所帮助。 这是 AND (&) 的工作原理：

它基本上说这两个数字都是一个，所以如果你有两个数字 5 和 3，它们将被转换为二进制，计算机会认为

         5: 00000101
         3: 00000011

都是一：00000001 0 为假，1 为真

所以 5 和 3 的 AND 是 1。 OR (|) 运算符执行相同的操作，只是其中一个数字必须为 1 才能输出 1，而不是两者都为 1。

Answer 9

我一直听说 JavaScript 按位运算符有多慢。 我为我最新的博客文章做了一些测试，发现在一些测试中它们比算术替代方案快 40% 到 80%。 也许他们过去很慢。 在现代浏览器中，我喜欢它们。

由于这个原因，我的代码中有一个案例会更快更容易阅读。 我会睁大眼睛看更多。