C语言位操作技巧 之 标志位

位操作的作用

    位操作在C语言中不是必须的, 但是熟练使用位操作可以节省内存和提高运行效率. 编译器可能会使用位操作来优化代码, 所以反汇编的代码可以看到很多位操作指令.

常用位运算

    位与(&), 0 & 0 = 0, 0 & 1 = 0, 1 & 0 = 0, 1 & 1 = 1;

    位或(|), 0 | 0 = 0, 0 | 1 = 1, 1 | 0 = 1, 1 | 1 = 1;

    位非(~), ~0 = 1, ~1 = 0;

    异或(^), 0 ^ 0 = 0, 0 ^ 1 = 1, 1 ^ 0 = 1, 1 ^ 1 = 0.

标志位

    例子: 假设要用很多布尔标志表示一个人的特征,  是否长头发, 是否结婚等, 通常情况是在结构体中定义很多个布尔变量. 要判断是否全部条件满足的时候, 需要很多个逻辑与, 也就是

if (a && b && c ... ), 这样就需要很多次判断, 效率比较低.

    如果用标志位来表示, 判断起来就比较简单了. 可以使用一个int 表示一个人的特征, 一个int通常是32位, 每位表示一个特征, 因此最多可以表示32个特征.  比如用位0表示是否长头发, 位1表示是否结婚, ...

    设置和获取某位需要一个掩码mask, 掩码的就是只有要操作的位为1, 其他位都为0的值.

比如要操作值value的位7, 则掩码是 0100 0000, 要操作位6, 掩码是 0010 0000...

生成位n的掩码的表达式为:

    mask = (1 << n)

设置位7为1的表达式为:

 value |= mask

因为, mask只有位7为1, 0 | 1 = 1, 1 | 1 = 1, 所以可以设置位7为1, 而mask的其他位是0, 0 | 0 = 0, 0 | 1 = 1, 也就是不会影响其他位;

设置位7为0的表达式为,:

value &= ~mask

因为, ~mask只有位7为0, 其他位都为1, 而 0 & 0 = 0, 1 & 0 = 0, 可以设置位7为1, 对于其他位, 0 & 1 = 0, 1 & 1 = 1, 没有影响.

根据布尔值b(b=0或b=1)来设置位7的表达式为:

 value = (value & make) | (b << 7)

以上表达式可以推广到多个位, 只需要修改掩码就可以轻松做到.

比如同时设置位7和位1为1, 掩码为 0100 0010, 也就是将位7的掩码和位1的掩码执行 位或得到, 表达式为:

    value |= (mask1 | mask7)

同时设置位7和位1为0, 掩码同样是 0100 0010, 表达式为:

    value &= ~(mask1 | mask7)

判断多个条件是否满足(多位同时为1)的表达式为:

(value & (mask1 | mask2 | ... | mask)) != 0

其中, mask1, mask2, maskn 是n个条件对应位的掩码. 比如要用位7表示是否长头发, 用位1表示是否结婚, 那么同时长头发与结婚可以用 (value & 0100 0010) != 0 判断.