I denne vejledning lærer vi om bitvise operatorer i C ++ ved hjælp af eksempler.
I C ++ udfører bitvise operatører operationer på heltalsdata på det enkelte bitniveau. Disse operationer inkluderer test, indstilling eller forskydning af de faktiske bits. For eksempel,
a & b; a | b;
Her er en liste over 6 bitvise operatorer inkluderet i C ++.
| Operatør | Beskrivelse |
|---|---|
& | Bitvis OG operatør |
| | Bitvis ELLER operatør |
^ | Bitvis XOR-operatør |
~ | Bitvis komplementoperatør |
<< | Bitvis skift til venstre operatør |
>> | Bitvis skift højre operatør |
Disse operatører er nødvendige, fordi den aritmetiske-logiske enhed (ALU) til stede i computerens CPU udfører aritmetiske operationer på bitniveauet.
Bemærk: Bitvis operatorer kan kun bruges sammen med charog intdatatyper.
1. C ++ bitvis og operatør
Den bitvise AND- & operator returnerer 1, hvis og kun hvis begge operander er 1 . Ellers returnerer den 0 .
Den følgende tabel viser, hvordan bitvis AND- operatøren fungerer . Lad a og b være to operander, der kun kan tage binære værdier, dvs. 1 og 0 .
| -en | b | a & b |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Bemærk: Ovenstående tabel er kendt som "Sandhedstabel" for bitvis AND- operator.
Lad os se på den bitvise OG operation af to heltal 12 og 25:
12 = 00001100 (i binær) 25 = 00011001 (i binær) // bitvis OG betjening af 12 og 25 00001100 & 00011001 _________ 00001000 = 8 (i decimal)
Eksempel 1: Bitvis OG
#include using namespace std; int main() ( // declare variables int a = 12, b = 25; cout << "a = " << a << endl; cout << "b = " << b << endl; cout << "a & b = " << (a & b) << endl; return 0; )
Produktion
a = 12 b = 25 a & b = 8
I ovenstående eksempel har vi deklareret to variabler a og b. Her bemærker du linjen,
cout << "a & b = " << (a & b) << endl;
Her udfører vi bitvis OG mellem variabler a og b.
2. C ++ bitvis ELLER operatør
Den bitvise ELLER- | operator returnerer 1, hvis mindst en af operanderne er 1 . Ellers returnerer den 0 .
Den følgende sandhedstabel viser, hvordan den bitvise ELLER- operatør fungerer . Lad a og b være to operander, der kun kan tage binære værdier, dvs. 1 eller 0 .
| -en | b | a | b |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Lad os se på den bitvise ELLER operation af to heltal 12 og 25 :
12 = 00001100 (i binær) 25 = 00011001 (i binær) bitvis ELLER betjening af 12 og 25 00001100 | 00011001 _________ 00011101 = 29 (i decimal)
Eksempel 2: Bitvis ELLER
#include int main() ( int a = 12, b = 25; cout << "a = " << a << endl; cout << "b = " << b << endl; cout << "a | b = " << (a | b) << endl; return 0; )
Produktion
a = 12 b = 25 a | b = 29
Den bitvise ELLER af a = 12og b = 25giver 29.
3. C ++ bitvis XOR-operatør
Den bitvise XOR- ^ operator returnerer 1, hvis og kun hvis en af operanderne er 1 . Men hvis begge operanderne er 0 , eller hvis begge er 1 , er resultatet 0 .
Følgende sandhedstabel viser, hvordan den bitvise XOR- operatør fungerer . Lad a og b være to operander, der kun kan tage binære værdier, dvs. 1 eller 0 .
| -en | b | a b |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Lad os se på den bitvise XOR- operation af to heltal 12 og 25:
12 = 00001100 (i binær) 25 = 00011001 (i binær) bitvis XOR betjening af 12 og 25 00001100 00011001 _________ 00010101 = 21 (i decimal)
Eksempel 3: Bitvis XOR
#include int main() ( int a = 12, b = 25; cout << "a = " << a << endl; cout << "b = " << b << endl; cout << "a b = " << (a b) << endl; return 0; )
Produktion
a = 12 b = 25 a b = 21
Den bitvise XOR af a = 12og b = 25giver 21.
4. C ++ Bitvis komplementoperatør
Den bitvise komplementoperatør er en unary operator (fungerer kun på en operand). Det er betegnet med, ~at der ændres binære cifre 1 til 0 og 0 til 1 .
Bitvis komplement
Det er vigtigt at bemærke, at det bitvise komplement af ethvert heltal N er lig med - (N + 1) . For eksempel,
Overvej et heltal 35 . I henhold til reglen skal det bitvise komplement på 35 være - (35 + 1) = -36 . Lad os nu se, om vi får det rigtige svar eller ej.
35 = 00100011 (In Binary) // Using bitwise complement operator ~ 00100011 __________ 11011100
In the above example, we get that the bitwise complement of 00100011 (35) is 11011100. Here, if we convert the result into decimal we get 220.
However, it is important to note that we cannot directly convert the result into decimal and get the desired output. This is because the binary result 11011100 is also equivalent to -36.
To understand this we first need to calculate the binary output of -36. We use 2's complement to calculate the binary of negative integers.
2's Complement
The 2's complement of a number N gives -N.
In binary arithmetic, 1's complement changes 0 to 1 and 1 to 0.
And, if we add 1 to the result of the 1's complement, we get the 2's complement of the original number.
For example,
36 = 00100100 (In Binary) 1's Complement = 11011011 2's Complement : 11011011 + 1 _________ 11011100
Here, we can see the 2's complement of 36 (i.e. -36) is 11011100. This value is equivalent to the bitwise complement of 35 that we have calculated in the previous section.
Hence, we can say that the bitwise complement of 35 = -36.
Example 4: Bitwise Complement
#include int main() ( int num1 = 35; int num2 = -150; cout << "~(" << num1 << ") = " << (~num1) << endl; cout << "~(" << num2 << ") = " << (~num2) << endl; return 0; )
Output
~(35) = -36 ~(-150) = 149
In the above example, we declared two integer variables num1 and num2, and initialized them with the values of 35 and -150 respectively.
We then computed their bitwise complement with the codes (~num1) and (~num2) respectively and displayed them on the screen.
The bitwise complement of 35 = - (35 + 1) = -36 i.e. ~35 = -36 The bitwise complement of -150 = - (-150 + 1) = - (-149) = 149 i.e. ~(-150) = 149
This is exactly what we got in the output.
C++ Shift Operators
There are two shift operators in C++ programming:
- Right shift operator
>> - Left shift operator
<<
5. C++ Right Shift Operator
The right shift operator shifts all bits towards the right by a certain number of specified bits. It is denoted by >>.
Når vi skifter et hvilket som helst tal til højre, kasseres de mindst signifikante bits , mens de mest betydningsfulde bits erstattes af nuller.
en smule Right Shift
Som vi kan se på billedet ovenfor, har vi et 4-bit nummer . Når vi udfører en en-bit højre skiftoperation på den, forskydes hver enkelt bit til højre med 1 bit.
Som et resultat kasseres den længste højre bit, mens den længste venstre forbliver ledig. Denne ledige stilling erstattes af et 0 .
6. C ++ Venstre skiftoperatør
Den venstre skift operatør flytter alle bits mod venstre med et bestemt antal specificerede bit . Det er betegnet med <<.
en bit Left Shift
As we can see from the image above, we have a 4-bit number. When we perform a 1 bit left shift operation on it, each individual bit is shifted to the left by 1 bit.
As a result, the left-most bit is discarded, while the right-most bit remains vacant. This vacancy is replaced by a 0.
Example 5: Shift Operators
#include int main() ( // declaring two integer variables int num = 212, i; // Shift Right Operation cout << "Shift Right:" << endl; // Using for loop for shifting num right from 0 bit to 3 bits for (i = 0; i < 4; i++) ( cout <> " << i << " = " <> i) << endl; ) // Shift Left Operation cout << "Shift Left:" << endl; // Using for loop for shifting num left from 0 bit to 3 bits for (i = 0; i < 4; i++) ( cout << "212 << " << i << " = " << (212 << i) << endl; ) return 0; )
Output
Shift Right: 212>> 0 = 212 212>> 1 = 106 212>> 2 = 53 212>> 3 = 26 Shift Left: 212 << 0 = 212 212 << 1 = 424 212 << 2 = 848 212 << 3 = 1696
From the output of the program above, we can infer that, for any number N, the results of the shift right operator are:
N>> 0 = N N>> 1 = (N>> 0) / 2 N>> 2 = (N>> 1) / 2 N>> 3 = (N>> 2) / 2
and so on.
Similarly, the results of the shift left operator are:
N << 0 = N N << 1 = (N << 0) * 2 N << 2 = (N << 1) * 2 N << 3 = (N << 2) * 2
and so on.
Hence we can conclude that,
N>> m = ( N>> (m-1) ) / 2 N << m = ( N << (m-1) ) * 2
In the above example, note that the int data type stores numbers in 32-bits i.e. an int value is represented by 32 binary digits.
However, our explanation for the bitwise shift operators used numbers represented in 4-bits.
For example, the base-10 number 13 can be represented in 4-bit and 32-bit as:
4-bit Representation of 13 = 1101 32-bit Representation of 13 = 00000000 00000000 00000000 00001101
Som et resultat kan den bitvise venstre-shift- operation for 13 (og ethvert andet tal) være forskellig afhængigt af antallet af bits, de er repræsenteret af.
Fordi i 32-bit repræsentation er der mange flere bits, der kan skiftes til venstre sammenlignet med 4-bit repræsentation.
