c++如何使用位运算_c++按位操作技巧与应用场景

位运算通过操作二进制位提升效率，C++支持6种运算符：&（与）、|（或）、^（异或）、~（取反）、<<（左移）、>>（右移）。常用技巧包括：用n & 1判断奇偶、异或交换两数、n & (n-1)清零最低位1、n & (-n)提取最低位1、按位设置/清除/查询、枚举子集等。广泛应用于状态压缩、权限控制、位图标记、快速乘除等场景，是优化算法和底层编程的重要手段。

在C++中，位运算是直接对整数的二进制位进行操作的技术，具有高效、节省资源的优点。合理使用位运算不仅能提升程序性能，还能简化某些逻辑判断和数学计算。下面介绍常见的位运算符、技巧及其典型应用场景。

常用位运算符说明

C++提供了6个基本的位运算符：

• &：按位与，两对应位都为1时结果为1
• |：按位或，任一位为1结果为1
• ^：按位异或，两对应位不同为1
• ~：按位取反，0变1，1变0
• <<：左移，高位丢弃，低位补0
• >>：右移，正数补0，负数视实现而定（通常补符号位）

这些操作对象必须是整型（如int、unsigned int、char等）。

常用技巧与实用场景

掌握以下技巧可以显著提高编码效率和代码简洁性。

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1. 判断奇偶性

一个数n是奇数当且仅当其最低位为1，因此可以用 n & 1 快速判断：

if (n & 1) {
    // n 是奇数
}

比 n % 2 更快，尤其在循环中频繁判断时优势明显。

2. 交换两个整数（不用临时变量）

利用异或的性质 a ^ a = 0 和 a ^ 0 = a：

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

执行后a和b完成交换。虽然现代编译器优化下性能差异不大，但作为技巧值得了解。

3. 清零最低位的1

n & (n - 1) 可以将n的二进制表示中最右边的1变为0。

常用于统计1的个数：

int count = 0;
while (n) {
    n &= n - 1;
    count++;
}

比逐位检查更高效，因为只处理1的位。

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4. 提取最低位的1

n & (-n) 得到n中最右边的1所代表的值。

例如：n = 12（1100），-n 是补码表示，n & (-n) = 4（即100），可用于树状数组等数据结构。

5. 设置、清除、查询某一位

假设要操作第k位（从0开始）：

• 设置第k位为1：n |= (1 << k)
• 清除第k位：n &= ~(1 << k)
• 查询第k位是否为1：(n >> k) & 1

这在状态压缩、标志位管理中非常常见。

6. 枚举子集

若mask表示一个集合，可通过以下方式枚举其所有子集：

for (int sub = mask; sub; sub = (sub - 1) & mask) {
    // 处理子集 sub
}

这是状态压缩DP中的经典技巧。

实际应用场景举例

状态压缩（State Compression）：用一个整数的每一位表示某个元素是否被选中。比如在DFS或动态规划中表示已访问的节点集合。

权限控制：每个权限对应一个位，通过 | 添加权限，& 检查权限，^ 切换权限。

哈希与位图（Bitmap）：用bitset或整数数组模拟大布尔数组，节省内存，常用于去重或标记访问状态。

快速乘除**：左移1位相当于乘2，右移1位相当于除2（对无符号数安全，有符号需注意符号位）。

基本上就这些核心技巧和用途。位运算虽小，但在算法优化和底层编程中作用不小，理解透彻能写出更高效的代码。

以上就是c++++如何使用位运算_c++按位操作技巧与应用场景的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！