C語言的位操作常見例子
摘要：
我們每一種計算機語言最終都會通過編譯器轉換成機器語言來執行，所以在程式設計中，位操作是常見且高效的資料處理手段之一，下面列出一些基於C語言的場景例項，便於日常開發中學習和使用
例一，編寫函式 getbits(x,p,n) 從數值x的第p位開始返回n位數值
#include <st...
我們每一種計算機語言最終都會通過編譯器轉換成機器語言來執行，所以在程式設計中，位操作是常見且高效的資料處理手段之一，下面列出一些基於C語言的場景例項，便於日常開發中學習和使用
例一，編寫函式 getbits(x,p,n) 從數值x的第p位開始返回n位數值
#include <stdio.h>
int getbits(unsigned x, int p, int n);
int main() {
unsigned x = 0xF994;
int p = 4;
int n = 3;
int z = getbits(x, p, n);
printf("getbits(%u (%x), %d, %d) = %u (%X)\n", x, x, p, n, z, z);
}
// ff9411111111100.101.00# original number
// >> p+1-n[2] 0011111111100.101.# shift desired bits to right
// & ~(~0 << n) [7] 0000000000000.101.# clear all the other (left) bits
int getbits(unsigned x, int p, int n) { return x >> (p - n + 1) & ~(~0 << n); }
例二，編寫一個函式setbits(x,p,n,y),該函式返回對x執行下列的操作的結果的值：將x中從左第p位開始的n個（二進位制）位設定為y中最右邊n位的值，x的其餘各位保持不變
#include <stdio.h>
unsigned setbits(unsigned x, unsigned p, unsigned n, unsigned y);
int intLen(unsigned x);
int main() {
unsigned x = 171; // 1010 1011 --- > 101[0 1]011
unsigned p = 3;
unsigned n = 2;
unsigned y = 38; // 0010 0110
printf("result : %u \n", setbits(x, p, n, y));
return 1;
}
int intLen(unsigned x) {
int len = 0;
for (; x; x >>= 1) {
len++;
}
return len;
}
unsigned setbits(unsigned x, unsigned p, unsigned n, unsigned y) {
int length_y = intLen(y);
int length_x = intLen(x);
if (length_x - p - n < 0) {
printf("move over size by x");
return 0;
}
if (length_y < n) {
printf("move over size by y");
return 0;
}
// int pos = p -n + 1;
// unsigned cpy = y & ~ (~0 << n);
// unsigned xx = (x >> pos) & (~0 << n);
// return xx |= cpy;
unsigned tail = length_x - (p + n);
// x需要分離的子資料
unsigned sub = x & ~(~0 << tail);
// y 中需要替換的n位資料
unsigned cpy = y & ~(~0 << n);
// x向右移位，保留左邊
x >>= length_x - p;
// x再向左移，這樣最右邊的n為可以為0
x <<= n;
//這樣可以把y的拷貝值拷貝過去
x |= cpy;
// x再向左推進， 把剛剛的分離的n為先補0先
x <<= tail;
// x的分離再補充回數值
x |= sub;
return x;
}
例三，編寫一個函式invert(x,p,n), 該函式返回對x執行下列操作後的結果的值：將x中左起第p位開始的n個（二進位制）位求反（即，1變成0，0變成1），x的其餘各位保持不變
#include <stdio.h>
unsigned invert(unsigned x, unsigned p, unsigned n);
int intLen(unsigned x);
int main() {
unsigned x = 171; // 1010 1011 --- > 101[0 1]011
printf("result: %u\n", invert(x, 3, 2));
return 1;
}
int intLen(unsigned x) {
int len = 0;
for (; x; x >>= 1) {
len++;
}
return len;
}
unsigned invert(unsigned x, unsigned p, unsigned n) {
int length_x = intLen(x);
if (length_x - p - n < 0) {
printf("move over size by x");
return 0;
}
unsigned tail = length_x - (p + n);
// x需要分離的子資料
unsigned sub = x & ~(~0 << tail);
// 0001 01[0 1]
x >>= tail;
// x ^= 0011
// 0001 0110
x ^= ~(~0 << n);
// 101[10]000
x <<= tail;
// 101[10]011
x |= sub;
return x;
}
例四，編寫一個函式rightrot(x,n)：該函式返回將x迴圈右移（即從最右端移出的為將從最左端移入）n (二進位制) 位後所得到的值
#include <stdio.h>
int intLen(unsigned x);
unsigned rightrot(unsigned x, int n);
int main() {
unsigned x = 171; // 1010 1011
int n = 5;
// assert x = 01011 101 = 93
printf("result = %u\n", rightrot(x, n));
return 1;
}
int intLen(unsigned x) {
int len = 0;
for (; x; x >>= 1) {
len++;
}
return len;
}
unsigned rightrot(unsigned x, int n) {
int length_x = intLen(x);
if (length_x) {
n %= length_x;
if (n) {
// x需要分離的子資料
unsigned sub = x & ~(~0 << n);
// x 向右移動n位
x >>= n;
//計算左邊位置需要填報多少位
int mov = length_x - n;
//通過上面分離的子串構造新的等長新串
unsigned subx = sub << mov;
subx ^= x;
return subx;
} else {
return x;
}
}
return 0;
}
例五，在求對二的補碼時，表示式 x&(x-1) 可以刪除x中最右邊值為1的一個二進位制位。用這一方法重寫bitcount函式，以加快其執行速度
#include <stdio.h>
int bitcount(unsigned x);
int main() {
printf("%d's bit count: %d\n", 1023, bitcount(1023));
printf("%d's bit count: %d\n", 1024, bitcount(1024));
}
int bitcount(unsigned x) {
int len = 0;
for (; x; x &= x - 1) {
len++;
}
return len;
}