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C#位运算实际作用之操作整型某一位

时间:2019-05-03 16:07:17      阅读:298      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:记录   二进制   关于   chm   color   enum   从右到左   val   rabl   

1.前言

前几天写了两篇关于c#位运算的文章
c#位运算基本概念与计算过程
C#位运算实际运用
在文中也提到了位运算的实际作用之一就是合并整型,当时引用了一个问题:
C# 用两个short,一个int32拼成一个long型,高16位用short,中间32位用int,最低16位用另外一个short。
答案如下:
高16位shortA、中间32位intA、低16位shortB

longResult=((long)shortA << 48 )+ ((long)intA << 16)+ shortB

根据longResult获取前16位shortA,中间32位intA,后16位shortB

    shortA=(short)(longResult>>48)
    intA=(int)((longResult>>16)&0xFFFFFFFF)
    shortB=(short)(longResult&0xFFFF)

评论者pushouli、czd890 评论到,合并这个long类型的结果是使用加法计算,可以使用位逻辑或运算,想了想确实使用| 位逻辑或运算也是可以解决问题的,能够实现相互转换。

1楼 2019-04-30 07:28 pushouli 简单明了,但感觉合并那里,不应该用加法去算,用|运算符更合适。

11楼 2019-04-30 18:10 czd890

@ pushouli 用+ 和 | 在这里性能上应该没有太大区别。 但是感觉用 | 更能表达意思一些

longResult=(((long)shortA << 48) |((long)intA << 16)) | (long)shortB

1|0=1、1|1=1、0|0=0

其计算结果longResult是一样的,运算方式不一样,其计算过程可以看看前面写的一篇
C#位运算实际运用
如图:
技术图片
这篇文章就将记录两个知识点:
1.负数的二进制位表示法
2.位运算如何直接操作Int类型某一位

2.负数的二进制位表示法

原码:一个整数按照绝对值的大小转换成的二进制数,称为原码
一个short 16位的整数9的原码是:

0000    0000    0000    1001

反码:一个二进制数按位取反,所得的二进制数成为原二进制数的反码
取9的二进制数的反码,可以使用位逻辑非运算 ~
取反后的16位二进制

1111    1111    1111    0110

补码:反码加1称为补码,简而言之,要得到一个属的补码,先得到这个数的反码,然后再将反码加上1,所得数称为补码
那么9的补码也就是

1111    1111    1111    0110

加上1的结果,如下:

1111    1111    1111    0111

即-9的16位二进制表示是

1111    1111    1111    0111

如图:
技术图片

3.c#Int有符号的和无符号的区别

话不多说,直接明确三点结论:
1.实际开发中,都用的是有符号的Int(应该默认强制要求),只有整型有有无符号的特征,Double、Decimal,是没有这种特征的。
2.无符号数中,所有的位都用于直接表示该值的大小。
3.有符号数中,最高位用于表示正负。
这里还是简单地啰嗦几句关于有符号和无符号的区别,UInt32和Int32的区别
这里说的Int指的是32位有符号的类型
Int32的值范围是 -2147483648 至2147483647,也就是
-2的31次方到2的31次方-1
符号位表示的意义就在于此,最前面的位表示正负。

-2148483648的32位二进制是:

1000    0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000

2147483647的32位二进制是:

0111    1111    1111    1111    1111    1111    1111    1111

那么c#中UInt32的最大值是什么呢?
UInt32的范围是0到2的32次方4294967295,最大值32位二进制是

1111    1111    1111    1111    1111    1111    1111    1111

所以得出结论无符号只能表示正数,有符号可以表示正负数。
如图:
技术图片

4.c#Int如何直接操作每一位

前面已经说到,Int表示的是有符号的,最高位表示的正负,一个Int有32位,虽然我们可以直接操作这32位,但是如果直接操作明显会改变数据类型的正负、最大范围。
这里写了一个泛型的示例,操作整型(int、short、long)的每一位。

     /// <summary>
        /// Int16\Int32\Int64类型
        /// </summary>
        /// <returns>true 1\false 0的集合</returns>
        public static IEnumerable<bool> GetIntOfBitList<T>(T  intVal)
        {
            Type intType = intVal.GetType();
            byte bitlength = 0;
            if (intType == typeof(Int32))
                bitlength = 32;
            else if (intType == typeof(Int16))
                bitlength = 16;
            else if (intType == typeof(Int64))
                bitlength = 64;
            else
                throw new ArgumentException("必须是整型");

            object intOject = (object)intVal;
            var resultList = new List<bool>(bitlength);
            for (var i = 0; i < bitlength; i++)
            {
                var temoIntBit = 1 << i;
                if (intType == typeof(Int32))
                    resultList.Add((((Int32)intOject) & temoIntBit) == temoIntBit);
                if (intType == typeof(Int16))
                    resultList.Add((((Int16)intOject) & temoIntBit) == temoIntBit);
                if (intType == typeof(Int64))
                    resultList.Add((((Int64)intOject) & temoIntBit) == temoIntBit);
            }
            return resultList;
        }
        /// <summary>
        /// 获取T整型中某一位的值
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T">泛型类型包括int\short\long</typeparam>
        /// <param name="intVal">int\short\long</param>
        /// <param name="index">从右到左0-T的总位数</param>
        /// <returns>true:1\false:0</returns>
        public static bool GetBitValue<T>(T  intVal,byte index)
        {
            Type intType = intVal.GetType();
            byte bitlength = 0;
            if (intType == typeof(Int32))
                bitlength = 32;
            else if (intType == typeof(Int16))
                bitlength = 16;
            else if (intType == typeof(Int64))
                bitlength = 64;
            else
                throw new ArgumentException("必须是整型");

            if (index > bitlength-1 || index < 1)
                throw new ArgumentOutOfRangeException("index");

            object intOject = (object)intVal;
            var tempBit = 1 << index;

            if (intType == typeof(Int32))
                return (((int)intOject) & tempBit) == tempBit;
            else if (intType == typeof(Int16))
                return (((Int16)intOject) & tempBit) == tempBit;
            else
                return (((Int64)intOject) & tempBit) == tempBit;
        }
        /// <summary>
        /// 设置整型数据中某一位的值
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T">int\short\long</typeparam>
        /// <param name="intVal">设置前的值</param>
        /// <param name="index">从右到左0-T的总位数</param>
        /// <param name="bitValue">需要设置的值 true:1\false:0</param>
        /// <returns>设置位值后新的整型</returns>
        public static T SetBitValue<T>(T intVal,byte index,bool bitValue)
        {
            Type intType = intVal.GetType();
            byte bitlength = 0;
            if (intType == typeof(Int32))
                bitlength = 32;
            else if (intType == typeof(Int16))
                bitlength = 16;
            else if (intType == typeof(Int64))
                bitlength = 64;
            else
                throw new ArgumentException("必须是整型");
            //不能去设置最高位
            if (index >= bitlength-1 || index < 1)
                throw new ArgumentOutOfRangeException("index");

            object intOject = (object)intVal;
            var tempBit = 1 << index;

            if (intType == typeof(Int32))
            {
                int tempInt = (int)intOject;
                return (T)((bitValue ? (tempInt | tempBit) : (tempInt & ~tempBit)) as Object);
            }
            else if (intType == typeof(Int16))
            {
                Int16 tempInt = (Int16)intOject;
                return (T)((bitValue ? (tempInt | tempBit) : (tempInt & ~tempBit)) as Object);
            }
            else
            {
                Int64 tempInt = (Int64)intOject;
                return (T)((bitValue ? (tempInt | tempBit) : (tempInt & ~tempBit)) as Object);
            }
        }

测试截图:
技术图片
思考:这个方法能操作负数吗?

C#位运算实际作用之操作整型某一位

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原文地址:https://www.cnblogs.com/zhangmumu/p/10805312.html

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