位运算通过操作二进制位提升效率,常用于奇偶判断、变量交换、状态压缩等场景,需注意优先级、符号数和移位规范以避免陷阱。

在C++中,位运算是一种直接对整数的二进制位进行操作的技术。它效率高、执行快,常用于底层编程、算法优化和状态管理。掌握位操作符的应用技巧,能显著提升代码性能和简洁性。
基本位操作符说明
C++提供了以下几种常用的位操作符:- &:按位与,两个对应位都为1时结果才为1
- |:按位或,任一对应位为1则结果为1
- ^:按位异或,对应位不同时结果为1
- ~:按位取反,将每一位0变1、1变0
- 和 >>:左移和右移,将二进制位整体向左或向右移动
常用应用场景与技巧
1. 快速判断奇偶性
利用 x & 1 可快速判断整数是否为奇数。因为最低位是1表示奇数,是0表示偶数。
if (n & 1) { /* 奇数 */ } else { /* 偶数 */ }
2. 交换两个变量无需临时变量
使用异或可以实现无额外空间的交换:
b ^= a;
a ^= b;
3. 清零最低位的1x & (x - 1) 能快速将最右边的1变为0,常用于统计1的个数。
while (x) {
x &= x - 1;
count++;
}
4. 提取最低位的1x & (-x) 可以得到只保留最右边1的结果,适用于树状数组等结构。
5. 标志位管理(状态压缩)
用一个整数表示多个布尔状态,每位代表一种状态。
6. 数字翻转与位逆序
通过循环配合位操作可实现二进制位的翻转,适合处理回文数或哈希计算。
注意事项与陷阱
- 位运算优先级低于算术运算,注意加括号,如
(x & 1) == 0 - 右移负数属于实现定义行为,应避免对有符号数进行移位
- 移位位数不能超过数据宽度,否则结果未定义
- 无符号整数更适合位操作,避免符号扩展问题
基本上就这些。合理使用位操作能让代码更高效,但也要注意可读性,必要时添加注释说明意图。
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