C++中的位运算符

位运算符：

按位与 (&)

int a = 6; // 0110 in binary
int b = 3; // 0011 in binary
int c = a & b; // 结果为 2 (0010)，因为对应位置都为1才为1

按位或 (|)

int a = 6;
int b = 3;
int c = a | b; // 结果为 7 (0111)，因为任一位置有1则结果为1

按位异或 (^)

int a = 6;
int b = 3;
int c = a ^ b; // 结果为 5 (0101)，因为对应位置不同时结果为1

按位取反 (~)

int a = 6;
int c = ~a; // 结果为 -7 (…1101)，对整个二进制位取反（包括符号位）

左移 (<<)

int a = 1; // 00000001
int b = a << 2; // 结果为 4 (00000100)，a 向左移动两位

右移 (>>)

int a = 8; // 00001000
signed int b = a >> 1; // 结果为 4 (对于有符号数，最高位决定符号，这里是正数，所以右移后保留符号位)
unsigned int c = a >> 1; // 对于无符号数，结果也是 4 (00000100)

特殊位运算函数：

C++标准库并没有内置大量的位运算函数，但某些编译器提供了扩展函数，例如：
- __builtin_popcount()：计算给定整数中“1”的个数（比特数）。
- __builtin_clz() 或 __builtin_ctz()：分别计算给定整数中最高置零位的位置（从最左边开始计数，不包括符号位）或最低置位的位置（从最右边开始计数）。
标准库中，std::bitset 类可以用于更高级别的位操作，比如按位逻辑运算、获取和设置单个位等。

应用场景：

优化程序性能：位运算可以直接在硬件层面执行，因此在一些场合下它们比常规算术运算更快。
布尔操作：用来模拟简单的布尔逻辑表达式。
掩码操作：用于访问和修改特定位，常用于网络编程、图形处理等领域。
压缩数据结构：通过位字段来存储多个布尔状态，节省空间。

注意事项：

位运算符的操作数通常是整型（包括但不限于int、unsigned int、char等）。
左移和右移可能会导致溢出，尤其是在处理有符号整数时，右移的符号扩展行为应当注意。
使用位运算时应考虑数据类型的大小，特别是跨平台编程时，不同平台上整型的大小可能不同。

`std::bitset的举例说明`

#include <bitset>
#include <iostream>
int main() {using namespace std;// 定义一个包含16位的bitsetbitset<16> bs;// 初始化bitsetbs = bitset<16>(0xFFFF); // 全部位设为1cout << "Initialized Bitset: " << bs << endl;// 设置指定位置的位为1bs.set(3); // 第4位（从0开始计数）设为1cout << "After setting the 4th bit to 1: " << bs << endl;// 获取指定位置的位bool fourthBit = bs.test(3);cout << "The value of the 4th bit is: " << fourthBit << endl;// 按位逻辑运算bitset<16> bs1(0b10101010);bitset<16> bs2(0b11001100);bitset<16> resultAnd = bs1 & bs2; // 按位与bitset<16> resultOr = bs1 | bs2;  // 按位或bitset<16> resultXor = bs1 ^ bs2; // 按位异或// 输出bitsetcout << "Original Bitset 1: " << bs1 << endl;cout << "Original Bitset 2: " << bs2 << endl;cout << "AND Operation:     " << resultAnd << endl;cout << "OR Operation:      " << resultOr << endl;cout << "XOR Operation:     " << resultXor << endl;// 重置指定位置的位为0bs.reset(3); // 第4位设为0cout << "After resetting the 4th bit to 0: " << bs << endl;// 翻转指定位置的位bs.flip(3); // 第4位翻转（0变1，1变0）cout << "After flipping the 4th bit: " << bs << endl;// 读取bitset的字符串形式string bitString = bs.to_string(); // 得到一个包含bitset所有位的字符串形式cout << "Bitset as a string: " << bitString << endl;// 从整数初始化bitsetbitset<16> fromInt(bs.to_ulong()); // 从bs转换成的无符号长整型重新创建bitsetcout << "Recreated Bitset from integer: " << fromInt << endl;// 输出bitset大小size_t size = bs.size();cout << "Bitset size: " << size << endl;// （注：这里的cin >> bs 和 cout << bs 示例仅适用于交互式环境，在实际运行中可能无法看到效果）// 输入和输出bitset（需要重载流操作符）// cin >> bs; // 输入一个bitset// cout << bs; // 输出一个bitsetreturn 0;
}

Initialized Bitset: 1111111111111111
2After setting the 4th bit to 1: 1111111111111011
3The value of the 4th bit is: 1
4Original Bitset 1: 10101010
5Original Bitset 2: 11001100
6AND Operation:     10001000
7OR Operation:      11101110
8XOR Operation:     01100110
9After resetting the 4th bit to 0: 1111111111111001
10After flipping the 4th bit: 1111111111111011
11Bitset as a string: 1111111111111011
12Recreated Bitset from integer: 1111111111111011
13Bitset size: 16