[科普中国]-位操作

位操作是程序设计中对位模式按位或二进制数的一元和二元操作. 在许多古老的微处理器上, 位运算比加减运算略快, 通常位运算比乘除法运算要快很多. 在现代架构中, 情况并非如此:位运算的运算速度通常与加法运算相同（仍然快于乘法运算）。

位运算符取反（NOT）取反是一元运算符， 对一个二进制数的每一位执行逻辑反操作。使数字1成为0， 0成为1。例如：

NOT 0111（十进制 7） = 1000 （十进制 8）

许多程序设计语言（包括C程序设计语言family）， 取反操作符用波浪线"~"表示。值得注意的是此操作符与"逻辑非（!）" 操作符不同. 在C++中，逻辑非将数字整体看做一个布尔类型-- 将真值转化为假，将假值转化为真；而C语言将值1转化为0，将非零值转化为0。"逻辑非"并不是一个位操作。12

按位或（OR）按位或处理两个长度相同的二进制数，两个相应的二进位中只要有一个为1，该位的结果值为1。例如

0101 (十进制 5) OR 0011 (十进制 3) = 0111 (十进制 7)

在C类程序设计语言中，按位或操作符是"|"。这一操作符需要与逻辑按位或运算符（||）区别开来。

按位或能够将每一位看做旗帜；在二进制数中的每一位可以表示不同的布尔变量。应用按位或操作可以将二进制数的某一位设为1。例如

0010（十进制 2）

能够看做包含4个旗帜的组合。第1，2，4旗帜为0；第3个旗帜为1。利用按位或可以将第1个旗帜设置为1，而其他旗帜不变。

0010 (十进制 2) OR 1000 (十进制 8) = 1010 (十进制 10)

这一技巧通常用来保存程序中的大量布尔变量。2

按位异或（XOR）按位异或运算，对等长二进制模式按位或二进制数的每一位执行逻辑异按位或操作，操作的结果是如果某位不同则该位为1，否则该位为0，例如

0101 XOR 0011 = 0110

在类C语言中， 按位异或运算符是 "^"。

汇编语言的程序员们有时使用按位异或运算作为将寄存器的值设为 0 的捷径。用值的自身对其执行按位异或运算将得到 0。并且在许多架构中，与直接加载 0 值并将它保存到寄存器相比，按位异或运算需要较少的中央处理单元时钟周期。

按位异或也可以用于在比特集合中切换旗帜。给出一个比特模式，

0010

第一和第三位能够通过按位异或运算使用同时切换.

0010 XOR 1010 = 1000

这一技巧可用于操作表示布尔变量的比特模式。2

按位与（AND）按位与处理两个长度相同的二进制数，两个相应的二进位都为1，该位的结果值才为1，否则为0。例如：

0101 AND 0011 = 0001

在类C语言中，按位与用'&'表示。

移位移位是一个二元运算符，用来将一个二进制数中的每一位全部都向一个方向移动指定位，溢出的部分将被舍弃，而空缺的部分填入一定的值。在类C语言中，左移使用两个小于符号""表示。

算术移位另见：:en:Arithmetic shift和:en:Arithmetic shift

逻辑移位应用逻辑移位时，移位后空缺的部分全部填0.

0001 （十进制 1） > 2 （右移 2 位） = 0010 （十进制 2）

C, C++ 和 Java中的移位JAVA中有一个特有的无符号右移操作符“>>>”。此操作将忽略操作数的符号 同样的还有>>>=1

本词条内容贡献者为:

杨晓红 - 副教授 - 西南大学