C 和 C++ 的比特运算笔记

贡献者： addis

• bits & mask 可以把 mask 为 0 的地方清零，其余不变。
• bits | mask 可以把 mask 为 1 的地方开启，其余不变。
• bits ^ mask 可以把 mask 为 1 的地方翻转，其余不变（异或算符 XOR，相反时为 1，否则为零）。
• ~(bits1 ^ bits2) 可以实现 NXOR 同或（没有专门的同或算符）。
• 要把 bits 的一些地方设为指定 pattern，就先用 & 把该部分清零再用 | 设置 pattern。
• << 和 >> 的右边不可以是负数，结果 undefined。
• 对负数使用 >> 是 implementation defined 的（大部分会在左边加 1），所以要用 unsigned 类型。
• 如果 n << m 或者 n >> m 中如果 m >= 8*max(sizeof(int), sizeof(n))，结果是未定义的，有一些编译器会得到 n << (m % sizeof(n))。如果直接用超出范围的常数，编译器可能会警告。另外注意如果 sizeof(n) < sizeof(int)，integral promotion 会把 n 先变为 int 类型。
• 无论使用什么 endian，无符号的 n << 1 等效于乘 2，n >> 1 等效于除 2。
• 要得到右边 n 个 1 的 mask，就用 (1 << n) - 1。注意没有必要把他转换为比 int 更小的类型，因为在参与运算时仍然会根据 integral promotion 转成 int 或者 unsigned int（如果 int 不能表示整个范围）。
• 要得到左边 n 个 1 的 “单字节” mask，就用 255 << (8-n)
• 要得到左边第 m bit 开始的 n 个 1 的 “单字节” mask，就用 ((1 << n) - 1) << (8-n-m)
• 操作多字节整数和浮点数的时候千万要注意如果系统是 little endian。此时 << 要先把 bytes 翻过来，shift 完以后再次翻回去。
• 一位 16 进制是 4 bit，两位是一个字节。0001, 0011, 0111, 1111 分别是 0x1, 0x3, 0x7, 0xF。不熟练的话也可以用 0b101010，但看起来比较业余。
• char 可能是 signed 也可能不是。int16_t，uint16_t 保证有两个字节（short 不保证），int32_t，uint32_t 保证有四个字节（int 不保证）。