Objective-C中的位运算符用法

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2018/07/10 15:58
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Objective-C中的位运算符用法

这篇文章我们一起来看看Objective-C位运算符Objective-C语言中有各种各样的运算符可处理数字中的特定位,如下表所示:

 

 符号  运算
 &  按位与
 |  按位或
 ^  按位异或
 ~  一次求反
 <<  向左移位
 >>  向右移位

 

表中列出的所有运算符,除一次求反运算符(~)外,都是二元运算符,因此需要两个运算数。位运算符可处理任何类型的整型值,但不能处理浮点值。

1、按位运算符

对两个值执行与运算时,会逐位比较两个值的二进制表示。第一个值与第二个值对应位都为1时,在结果的对应位上就会得到1,其他的组合在结果中都得到0。如果b1和b2表示两个运算数的对应位,那么下表(称为真值表)就显示了在b1和b2所有可能值下对b1和b2执行与操作的结果。

b1   b2   b1 & b2
——————————
0     0         0
0     1         0
1     0         0
1     1         1

例如,如果w1和w2都定义为short int , w1等于十六进制的15 ,  w2等于十六进制的0c,那么以下C语句会将值0x04指派给w3。

w3 = w1 & w2;

将w1、w2和w3都表示为二进制后可更清楚地看到此过程,假设所处理的short int大小为16位。

w1    0000 0000 0001 0101     0x15
w2    0000 0000 0000 1100   & 0x0c
————————————————————
w3    0000 0000 0000 0100     0x04

按位与运算经常用于屏蔽运算。就是说,这个运算符可轻易地将数据项的特定位设置为0。例如,语句

w3 = w1 & 3;

将w1与常量3按位与所得的值指派给w3。它的作用是将w3中的全部位(而非最右边的两位)设置为0,并保留w1中最左边的两位。

与Objective-C中使用的所有二元运算符相同,通过添加等号,二元位运算符可同样用作赋值运算符。因此语句

word &= 15;

与下列语句

word = word & 15;

执行相同的功能。

此外,它还能将word的全部位设置为0,但最右边的四位除外。

2、按位或运算符

在Objective-C中对两个值执行按位或运算时,会逐位比较两个值的二进制表示。此时,只要第一个值或者第二个值的相应位是1。那么结果的对应位就是1。按位或操作符的真值表如下所示。

b1    b2    b1 | b2
———————————
0      0          0
0      1          1
1      0          1
1      1          1

所以,如果w1是short int,等于十六进制的19, w2也是short int,等于十六进制的6a,那么对w1和vv2执行按位或会得到十六进制的7b,如下所示:

w1    0000 0000 0001 1001      0x19
w2    0000 0000 0110 1010   |  0x6a
————————————————————
        0000 0000 0111 1011      0x7b

按位或操作通常就称为按位OR,用于将某个词的特定位设为1。例如,以下语句将w1最右边的三位设为1,而不管这些位操作前的状态是什么都是如此。

w1 = w1 | 07;

当然,可以在语句中使用特殊的斌值运算符,如下面的语句所示:

w1 |= 07;

我们在后面会提供一个程序例子,演示如何使用按位或运算符。

3、按位异或运算符

按位异或运算符,通常称为XOR运算符,遵守以下规则:对干两个运算数的相应位,如果任何一个位是1,但不是两者全为1,那么结果的对应位将是1,否则是0。该运算符的真值表如
下所示:

b1     b2     b1 ^ b2
————————————
0       0           0
0       1           1
1       0           1
1       1           0

如果w1和w2分别等于十六进制的5e和d6,那么w1与w2执行异或运算后的结果是十六进制值e8,如下所示:

w1     0000 0000 0101 1110     0x5e
w2     0000 0000 1011 0110  ^ 0xd6
——————————————————————
         0000 0000 1110 1000     0xe8

本文就先讲到这里,对于Objective-C位运算符我们下一篇继续探讨,下次主要讨论一下Objective-C位运算符中的一次求反、向左移位运算、向右移位运算,下回见。

 

1、一次求反运算

一次求反运算符是一元运算符,它的作用仅是对运算数的位“翻转”。将运算数的每个是1的位翻转为0,而将每个是0的位翻转为1。此处提供真值表只是为了保持内容的完整性。

b1    ~b1
——————
0        1
1        0

如果w1是short int,  16位长,等于十六进制值a52f,那么对该值执行一次求反运算会得到十六进制值5ab0:

w1    1010  0101  0010  1111  0xa52f
~w1  0101  1010  1101  0000  0x5ab0

如果不知道运算中数值的准确位大小,那么一次求反运算符非常有用,使用它可让程序不会依赖于整数数据类型的特定大小。例如,要将类型为int的w1的最低位设为0,可将一个所有位都是1、但最右边的位是0的int值与w1进行与运算。所以像下面这样的C语句在用32位表示整数的机器上可正常工作。

w1 &= 0xFFFFFFFE;

如果用

w1 &= ~1;

替换上面的语句,那么在任何机器上w1都会同正确的值进行与运算。

这是因为这条语句会对1求反,然后在左侧会加入足够的1,以满足int的大小要求(在32位机器上,会在左侧的31个位上加入1)。

现在,显示一个实际的程序例子,说明各种位运算符的用途

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

// Bitwise operators illustrated

#import <foundation foundation.h="">

int main (int argc, char *argv[])

{

NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

unsigned int w1 = 0xA0A0A0A0, w2 = 0xFFFF0000,

w3 = 0x00007777;

NSLog (@”%x %x %x”, w1 & w2, w1 | w2, w1 ^ w2);

NSLog (@”%x %x %x”, ~w1, ~w2, ~w3);

NSLog (@”%x %x %x”, w1 ^ w1, w1 & ~w2, w1 | w2 | w3);

NSLog (@”%x %x”, w1 | w2 & w3, w1 | w2 & ~w3);

NSLog (@”%x %x”, ~(~w1 & ~w2), ~(~w1 | ~w2));

[pool drain];

return 0;

}</foundation>

结果输出:

 

a0a00000 ffffa0a0 5f5fa0a0
5f5f5f5f ffff ffff8888
0 a0a0 fffff7f7
a0a0a0a0 ffffa0a0
ffffa0a0 a0a00000

对代码中的每个运算都演算一遍,确定你理解了这些结果是如何得到的。

在第四个NSLog调用中,需要注意重要的一点,即按位与运算符的优先级要高于按位或运算符,因为这会实际影响表达式的最终结果值。

第五个NSLog调用展示了DeMorgan的规则:~(~a & ~b)等于a | b,~(~a | ~b)等于a & b。

2、向左移位运算符

对值执行向左移位运算时,按照字面的意思,值中包含的位将向左移动。与该操作关联的是该值要移动的位置(或位)数目。超出数据项的高位的位将丢失,而从低位移入的值总为0。因此,如果w1等于3,那么表达式

w1 = w1 << 1;

可同样表示成

w1 <<= 1;

结果就是3向左移一位,这样产生的6将赋值给w1。

w1              ... 0000 0011 0x03
w1 << 1      ... 0000 0110 0x06

3、向右移位运算符

顾名思义,向右移位运算符(>>)把值的位向右移动。从值的低位移出的位将丢失。把无符号的值向右移位总是左侧(就是高位)移人0。对于有符号值而言,左侧移入1还是0依赖于被移动数字的符号,还取决于该操作在计算机上的实现方式。如果符号位是0(表示该值是正的),不管哪种机器都将移人0。然而,如果符号位是1,那么在一些计算机上将移人1,而其他计算机上则移入0。前一类型的运算符通常称为算术右移,而后者通常称为逻辑右移。

如果w1是unsigned int,用32位表示它并且它等于+六进制的F777EE22,那么使用语句

w1 >>= 1;

将w1右移一位后,w1等于十六进制的7BBBF711,如下所示:

w1             1111 0111 0111 0111 1110 1110 0010 0010 0xF777EE22
w1 >> 1     0111 1011 1011 1011 1111 0111 0001 0001 0x7BBBF711

如果将w1声明为(有符号)的short int,在某些计算机上会得到相同的结果;而在其他计算机上,如果将该运算作为算术右移来执行,结果将会是FBBBF711。

应该注意到,如果试图用大于或等于该数据项的位数将值向左或向右移位,那么该Objective-C语言并不会产生规定的结果。因此,例如计算机用32位表示整数,那么把一个整数向左或向右移动32位或更多位时,并不会在计算机上产生规定的结果。还注意到,如果使用负数对值移位时,结果将同样是未定义的。

好了,通过这两篇文章的介绍,大家应该对Objective-C位运算符有一定了解了吧。

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