为什么在C ++中使用按位运算

Question

我很难理解为什么要在枚举中然后在代码中使用按位运算。 为什么不只使用数字或布尔值例如：

enum
{
    RS_BLEND = (1 << 0),
    RS_BLEND_FUNC = (1 << 1),
    RS_CULL_FACE = (1 << 2),
    RS_DEPTH_TEST = (1 << 3),
    RS_DEPTH_WRITE = (1 << 4),
    RS_DEPTH_FUNC = (1 << 5),
    RS_CULL_FACE_SIDE = (1 << 6),
//            RS_STENCIL_TEST = (1 << 7),
//            RS_STENCIL_WRITE = (1 << 8),
//            RS_STENCIL_FUNC = (1 << 9),
//            RS_STENCIL_OP = (1 << 10),
    RS_FRONT_FACE = (1 << 11),

    RS_ALL_ONES = 0xFFFFFFFF,
};


void RenderState::StateBlock::setCullFace(bool enabled)
{
    _cullFaceEnabled = enabled;
    if (!enabled)
    {
        _bits &= ~RS_CULL_FACE;
    }
    else
    {
        _bits |= RS_CULL_FACE;
    }
}

这不是关键或嵌入式软件。

Answer 1

使用位而不是布尔值的优点是您可以直接操作值集 。 例如定义：

const int FILLED  = (1 << 0);
const int STROKED = (1 << 1);
const int SHADOW  = (1 << 2);
const int BLINK   = (1 << 3);

您可以有一个接受draw_mode参数的函数并像这样调用它

draw_symbol(FILLED | SHADOW | BLINK, "X");

即直接传递值的子集。

使用容器而不是单个整数参数将需要更多的代码来写入和读取。 它的效率也会降低，但是在某些情况下这不是最重要的一点。

Answer 2

这些枚举值是_bits域（此处为_bits ）中使用的标记 。 通过声明布尔值的结构可以获得类似的行为：

struct field {
    bool rs_blend;
    bool rs_blend_func;
    ...
};

但是，这样的结构每个条目至少需要一个字节，并且处理起来很笨拙，因此开发人员通过将这些值编码为整数值的位来采用了不同的方法。

值1的任何整数都设置了“最右边”（最低有效）位，因此1 << i的i位数正好等于1，这意味着该枚举中的每个常量（ RS_BLEND ， RS_BLEND_FUNC ）都编码一位。 这实际上是一个相当普遍的习惯用法，尤其是在C语言中，处理结构更为冗长。

通过使用按位运算，可以立即在该位域中设置或清除等。 例如RS_BLEND | RS_BLEND_FUNC RS_BLEND | RS_BLEND_FUNC创建一个恰好设置了这两个标志的位域。 见这个线程关于位运算的在这方面的使用细节。

Answer 3

如果您使用布尔值，则为1位和8位。 使用1/8的内存可以代表相同的数据，这是非常了不起的节省（并且由于有人不习惯按位操作而使用8倍的内存同样非常浪费），如果您经常处理热数据，那可能很重要循环访问（我的i7上每个内核的L1缓存只有64KB，例如，更不用说有限的寄存器了）。

此外，如果在此处使用位，则可以测试通过一条指令设置的两个或更多位。 您也可以一次使用FFZ / FFS在64位中高效地找到一个空闲位或一个设置位。 例如，您可以轻松地一次转换64位，而不必循环遍历64个布尔值，而一次执行一次，这不仅对CPU效率极高，而且对开发人员写出全部效率低下，效率高当他只能使用一个运算符时的代码。

好处不断。 我实际上认为更多的人应该使用按位运算，而不是更少。 习惯于按位思考需要花费一些时间，但是并不需要花费太长时间。

Answer 4

很方便。

在示例代码中，显然（包括注释中的内容）至少包含12个不同的设置，每个设置都可以打开或关闭，但是可以组合使用。

位摆弄允许打开或关闭各个设置的组（包括一组），或测试特定组是否打开或关闭而不必大惊小怪。

数字值和数字运算可以做到这一点，但并不方便。

例如，使用以下命令更容易（且更不容易出错）来测试是否至少启用了CULL_FACE和DEPTH_FACE设置之一

 if (flags & (RS_CULL_FACE | RS_DEPTH_FACE))

而不是跟踪所有可能的数值，对于这两个设置，其中之一可能是真实的，并针对每个数值进行测试。