C++移位运算符
关于逻辑移位、算术移位可参见迅雷深大笔试题部分。的一道题。
以前看到C++标准上说，移位运算符（<<、>>）出界时的行为并不确定：
The behavior is undefined if the right operand is negative, orgreater than or equal to the length in bits of the promoted left operand.
我当时也没有深究过这个问题。前几天有个网友来信问起这件事，我才发现，这和IntelCPU的移位运算有关。下面是那位网友的来信以及我的回复：
您好！运算符<<作为位操作中的高效的操作，但我遇到一个问题：下面在VC环境下发现一个很不明白的地方，下面标注。
#include <stdio.h>
void main()
{
unsigned int i,j;
i=35;
//为什么下面两个左移操作结果不一样？
j=1<<i; // j为8
j=1<<35; // j为0
}
不知是哪里没有理解对。
原因是这样的：i=35;j=1<<i;这两句在VC没有做优化的情况下，将被编译成下面的机器指令：
mov dword ptr [i],23h
mov eax,1
mov ecx,dword ptr [i]
shl eax,cl
mov dword ptr [j],eax
在shl一句中，eax=1，cl=35。而IntelCPU执行shl指令时，会先将cl与31进行and操作，以限制左移的次数小于等于31。因为35 & 31 =3，所以这样的指令相当于将1左移3位，结果是8。
而j=1<<35;一句是常数运算，VC即使不做优化，编译器也会直接计算1<<35的结果。VC编译器发现35大于31时，就会直接将结果设置为0。这行代码编译产生的机器指令是：
mov dword ptr [j],0
对上面这两种情况，如果把VC编译器的优化开关打开（比如编译成Release版本），编译器都会直接将结果设置为0。
所以，在C/C++语言中，移位操作不要超过界限，否则，结果是不可预期的。
http://hovertree.com/menu/cpp/
下面是Intel文档中关于shl指令限制移位次数的说明：
The destination operand can be a register or a memory location.The count operand can be an immediate value or register CL. The count is maskedto 5 bits, which limits the count range to 0 to 31. A special opcode encodingis provided for a count of 1.
1.掩码
就是一串2进制 对目标字段进行位与运算，屏蔽当前的输入位。
将源码与掩码经过逻辑运算得出新的操作数。其中要用到逻辑运算如OR运算。AND运算。用于如将ASCLL码中大写字母改作小写字母。
2.与 或 异或 转换成补码运算
3. 用法：掩码 （&）
4. 用法：打开位 （|）
5.用法：关闭位 （&~）
6. 用法：转置位 （^）
7. 将Value的第bit_number位置1 Value |= 1 << bit_number;
8. 将Value的第bit_number位置0 Value &= ~( 1 << bit_number );
9.value & 1 << bit_number 如果该位置已被置为1，则表达式的结果为非零值
C/C ++提供位逻辑运算符和移位运算符。二者只能用于整形和字符型。位运算符是对每位进行操作而不影响左右两位，这有别于常规运算符（&&|| !）是将整个数进行操作的。
一． 位逻辑运算符
1． ~ 按位取反
将1变为0，将0变为1
EG：
~(10011010)
(01100101)
注：
VC++编译器，计算～10，得出的结果是－11。为什么不是5呢
10的二进制表示为1010，按位取反应该为0101，也就是十进制的5，为什么会得出－11？
VC是32位编译器，所以
10 = 00000000 00000000 00000000 00001010
~10 = 11111111 11111111 11111111 11110101 = -11
可以通过掩码（位与） 与15位与
15 = 00000000 00000000 00000000 00001111
~10 = 00000000 00000000 00000000 00000101 = -11
2． & 按位取与
只有两个操作数都是1结果才是1，否则为0
10 = 00000000 00000000 00000000 00001010
12 = 00000000 00000000 00000000 00001100
&
8 = 00000000 00000000 00000000 00001000
3． | 按位取或
两个操作数任意一位为1结果就是1
10 = 00000000 00000000 00000000 00001010
12 = 00000000 00000000 00000000 00001100
|
14 = 00000000 00000000 00000000 00001110
4． ^ 按位异或
两个操作数不同为1，相同为0
10 = 00000000 00000000 00000000 00001010
12 = 00000000 00000000 00000000 00001100
^
14 = 00000000 00000000 00000000 00000110
5． 用法：掩码
掩码是通过&（位与）将某些位设置为开（1），将某些位设置为关（0）。将掩码0看做不透明，将1看着透明。
EG：
如只显示第二、三位
107 = 0110 1011
6 = 0000 0110
&
2 = 0000 0010
6． 用法：打开位
打开位是通过 |（位或）打开一个值的特定位，同时保持其他位的不变。这是因为和0位或都为0，和1位或都为1。
EG：
如只打开第二、三位
107 = 0110 1011
6 = 0000 0110
|
111 = 0110 1111
7． 用法：关闭位
关闭某些位
EG：
如关闭第二、三位
107 = 0110 1011
6 = 0000 0110
& ~
105 = 0110 1001
8． 用法：转置位
如果一位为1则转置为0，如果一位为1则转置为0
EG：
如转置第二、三位
107 = 0110 1011
6 = 0000 0110
^
105 = 0110 1101
二． 移位运算符
- << 左移
左移运算符是把操作数的值的每一位向左移动，移动的位数有右边的操作数决定，右侧空出的位数用0填充
EG：
如转置第二、三位
107 = 0110 1011 <<2
<<
172 = 1010 1100
在计算机中由于是32位的
107 = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 1011 <<2
<<
428 = 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1010 1100
- >> 右移
右移运算符是把操作数的值的每一位向右移动，移动的位数有右边的操作数决定，左边丢弃的位数用0填充
EG：
如转置第二、三位
107 = 0110 1011 >>2
>>
26 = 0001 1010
一、传统的C方式位操作：
1.基本操作：
使用一个unsigned int变量来作为位容器。
2.操作符：
| 按位或操作符：result=exp1|exp2;当exp1和exp2中对应位中至少有一个为1时，result中对应位为1，否则为0。
& 按位与操作符：：result=exp1&exp2;当exp1和exp2中对应位全为1时，result中对应位为1，否则为0。
^ 按位异或或操作符：result=exp1^exp2;当exp1和exp2中对应位不相同时，result中对应位为1，否则为0。
~ 反转操作符：将位容器中的所有位都反转，1变为0，0变为1。
<< 按位左移操作符：exp<<n，将容器中所有的位向左移n位，空出的位用0填充。
>> 按位右移操作符：exp>>n，将容器中所有的位向右移n位，空出的位用0填充。
|=,&=,^= 分别对应|&^三种操作符的复合操作符。
3.常用操作
这里我们假设有一个result的unsigned int变量用来储存32个学生的成绩（通过和不通过分别用0和1），这样result就有33位（result从右至左，从0开始计算位数，在这个例子中0位被浪费）。
(a) 将第27位设置为及格（设作1）其他位不变：
result|＝(1<<27) //任意的位值与1作按位或操作其值为1，而与0作按位与操作其值不变
(b) 将第27位设置成不及格（设为0）。
result&=~(1<<27) //任意的位值与0作按位与操作其值为0，而与1作按位与操作其值不变
(c) 反转第27位的值。
result^=(1<<27) //任意的位值与1作按位异或操作其值为1，而与0作按位异与操作其值不变
二、C++中的bitset容器
1.头文件：
#include <bitset>
2.声明一个容器：
(a)声明一个指定位数的空容器（所有位设为0）: bitset<int> bits;
(b)声明一个指定位数并将指定的几个位初始化为相应值的容器： bitset<n> bits(int);
bitdet<int> bits(string&)
总结：bitset模板类中类型参数传递容器的位数，而构造函数参数通过一个int或一个string&值来从右至左初始化容器中的相应值。
3.bitset的基本用法：
|
操作 |
功能 |
用法 |
|
test(pos) |
pos位是否为1? |
a.test(4) |
|
any() |
任意位是否为1? |
a.any() |
|
none() |
是否没有位为1? |
a.none() |
|
count() |
值是1的位的小数 |
count() |
|
size() |
位元素的个数 |
size() |
|
[pos] |
访问pos位 |
a[4] |
|
flip() |
翻转所有位 |
a.flip() |
|
flip(pos) |
翻转pos位 |
a.flip(4) |
|
set() |
将所有位置1 |
a.set() |
|
set(pos) |
将pos位置1 |
a.set(4) |
|
reset() |
将所有位置0 |
a.reset() |
|
reset(pos) |
将pos位置0 |
a.reset(4) |
4.bitset与传统C位操作及字符串的转换
可以通过to_string()成员将容器转输出为一个string字符串，另外还可以用to_long()成员将容器输出到传统的用于C风格的位容器中。如：
unsigned long bits = bits.to_long();
sting str(bits.to_string());
