C/C++学习笔记

位运算知识点复习、位运算实现加减乘除

2020-05-16  本文已影响0人  零岁的我

一、位运算符

按位与 按位或 按位异或 按位取反 按位左移 按位右移
a&b a|b ^ ~a a<<1 a>>1

二、位运算实践

1. 位运算实现加法运算
在不考虑进位的情况下,按位异或与运算相当于二进制下的加法运算,如下所示:

普通加法 异或运算
1+1=0 1^1=0
1+0=1 1^0=1
0+1=1 0^1=1
0+0=0 0^0=0

那么怎么判断需不需要进位呢?

与运算
1&1=1 (进位)
1&0=0 (不进位)
0&1=0 (不进位)
0&0=0 (不进位)

正好,在位运算中,用“<<”实现向左移动一位,也就是“进位”。那么我们就可以得到如下的表达式

(x&y)<<1

至此就可以实现不用+号的加法运算了

x^y
(x&y)<<1

当然以上两个表达式需要放在循环体中,直到不产生进位时,才退出循环,具体实现如下:

int add(int num1,int num2)
{
    int sum=0;
    int carry=0;
    do{
        sum = num1^num2;
        carry = (num1&num2)<<1;
        num1 = sum;
        num2 = carry;
    }while(carry != 0);
    return sum;
}

2. 位运算实现减法
a-b相当于a加上b的相反数,因此可以将减法转换成加法。
在计算机系统中,数值一律用补码来表示和存储。但是正数的补码就是其原码本身,例如:8的二进制形式为0000 1000,在计算机中8也是以0000 1000的形式存在,而-8的二进制形式为1000 1000,在计算机中的存储表示为1111 1000,即将1000 1000除符号位以外的其他未取反后+1得到。因此有:
8-8= 8 +(-8)=0000 1000 + 1111 1000 = 0;

int subtract(int num1,int num2)
{
    int complement=add(~num2,1); //求num2的补码,取反+1
    int differ=add(num1,complement); //
    return differ;
}

还有乘除法,后续再补吧。
参考链接:https://www.jianshu.com/p/7bba031b11e7

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