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
}

1.  
   int getMaxInt(){
2.  
   return (1 << 31) - 1;//2147483647， 由于优先级关系，括号不可省略
3.  
   }

 

另一种写法

int getMaxInt(){
    return ~(1 << 31);//2147483647
}

1.  
   int getMaxInt(){
2.  
   return ~(1 << 31);//2147483647
3.  
   }

另一种写法

int getMaxInt(){//有些编译器不适用
    return (1 << -1) - 1;//2147483647
}

1.  
   int getMaxInt(){//有些编译器不适用
2.  
   return (1 << -1) - 1;//2147483647
3.  
   }

C语言中不知道int占几个字节时候

int getMaxInt(){
    return ((unsigned int) - 1) >> 1;//2147483647
}

1.  
   int getMaxInt(){
2.  
   return ((unsigned int) - 1) >> 1;//2147483647
3.  
   }

2.获得int型最小值

int getMinInt(){
    return 1 << 31;//-2147483648
 }

1.  
   int getMinInt(){
2.  
   return 1 << 31;//-2147483648
3.  
   }

另一种写法

int getMinInt(){//有些编译器不适用
    return 1 << -1;//-2147483648
}

1.  
   int getMinInt(){//有些编译器不适用
2.  
   return 1 << -1;//-2147483648
3.  
   }

3.获得long类型的最大值

 

C语言版

long getMaxLong(){
    return ((unsigned long) - 1) >> 1;//2147483647
}

1.  
   long getMaxLong(){
2.  
   return ((unsigned long) - 1) >> 1;//2147483647
3.  
   }

JAVA版

long getMaxLong(){
    return ((long)1 << 127) - 1;//9223372036854775807
}

1.  
   long getMaxLong(){
2.  
   return ((long)1 << 127) - 1;//9223372036854775807
3.  
   }

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;
}

1.  
   int mulTwo(int n){//计算n*2
2.  
   return n << 1;
3.  
   }

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
}

1.  
   int divTwo(int n){//负奇数的运算不可用
2.  
   return n >> 1;//除以2
3.  
   }

6.乘以2的m次方

int mulTwoPower(int n,int m){//计算n*(2^m)
    return n << m;
}

1.  
   int mulTwoPower(int n,int m){//计算n*(2^m)
2.  
   return n << m;
3.  
   }

7.除以2的m次方

int divTwoPower(int n,int m){//计算n/(2^m)
    return n >> m;
}

1.  
   int divTwoPower(int n,int m){//计算n/(2^m)
2.  
   return n >> m;
3.  
   }

8.判断一个数的奇偶性

boolean isOddNumber(int n){
    return (n & 1) == 1;
}

1.  
   boolean isOddNumber(int n){
2.  
   return (n & 1) == 1;
3.  
   }

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);
}

1.  
   void swap(int *a,int *b){
2.  
   (*a) ^= (*b) ^= (*a) ^= (*b);
3.  
   }

通用版（一些语言中得分开写）

a ^= b;
b ^= a;
a ^= b;

1.  
   a ^= b;
2.  
   b ^= a;
3.  
   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 */
}

1.  
   int abs(int n){
2.  
   return (n ^ (n >> 31)) - (n >> 31);
3.  
   /* 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
4.  
   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，
5.  
   结果n变号并且为n的绝对值减1，再减去-1就是绝对值 */
6.  
   }

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*/
}

1.  
   int max(int a,int b){
2.  
   return b & ((a-b) >> 31) | a & (~(a-b) >> 31);
3.  
   /*如果a>=b,(a-b)>>31为0，否则为-1*/
4.  
   }

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*/
}

1.  
   int max(int x,int y){
2.  
   return x ^ ((x ^ y) & -(x < y));
3.  
   /*如果x<y x<y返回1，否则返回0，
4.  
   、 与0做与运算结果为0，与-1做与运算结果不变*/
5.  
   }

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*/
}

1.  
   int min(int a,int b){
2.  
   return a & ((a-b) >> 31) | b & (~(a-b) >> 31);
3.  
   /*如果a>=b,(a-b)>>31为0，否则为-1*/
4.  
   }

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*/
}

1.  
   int min(int x,int y){
2.  
   return y ^ ((x ^ y) & -(x < y));
3.  
   /*如果x<y x<y返回1，否则返回0，
4.  
   与0做与运算结果为0，与-1做与运算结果不变*/
5.  
   }

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。
}

1.  
   boolean isSameSign(int x, int y){ //有0的情况例外
2.  
   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。
3.  
   }

14.计算2的n次方

int getFactorialofTwo(int n){//n > 0
    return 2 << (n-1);//2的n次方
}

1.  
   int getFactorialofTwo(int n){//n > 0
2.  
   return 2 << (n-1);//2的n次方
3.  
   }

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*/
}

1.  
   boolean isFactorialofTwo(int n){
2.  
   return n > 0 ? (n & (n - 1)) == 0 : false;
3.  
   /*如果是2的幂，n一定是100... n-1就是1111....
4.  
   所以做与运算结果为0*/
5.  
   }

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*/
}

1.  
   int quyu(int m,int n){//n为2的次方
2.  
   return m & (n - 1);
3.  
   /*如果是2的幂，n一定是100... n-1就是1111....
4.  
   所以做与运算结果保留m在n范围的非0的位*/
5.  
   }

17.求两个整数的平均值

int getAverage(int x, int y){
        return (x + y) >> 1;
｝

1.  
   int getAverage(int x, int y){
2.  
   return (x + y) >> 1; 
3.  
   ｝

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*/

}

1.  
   int getAverage(int x, int y){
2.  
   return ((x ^ y) >> 1) + (x & y);
3.  
   /*(x^y) >> 1得到x，y其中一个为1的位并除以2，
4.  
   x&y得到x，y都为1的部分，加一起就是平均数了*/
5.  
    
6.  
   }

 

下面是三个最基本对二进制位的操作

 

18.从低位到高位,取n的第m位

int getBit(int n, int m){
    return (n >> (m-1)) & 1;
}

1.  
   int getBit(int n, int m){
2.  
   return (n >> (m-1)) & 1;
3.  
   }

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*/
}

1.  
   int setBitToOne(int n, int m){
2.  
   return n | (1 << (m-1));
3.  
   /*将1左移m-1位找到第m位，得到000...1...000
4.  
   n在和这个数做或运算*/
5.  
   }

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*/
}

1.  
   int setBitToZero(int n, int m){
2.  
   return n & ~(1 << (m-1));
3.  
   /* 将1左移m-1位找到第m位，取反后变成111...0...1111
4.  
   n再和这个数做与运算*/
5.  
   }

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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