深入理解位运算及其应用

位运算是一种直接对二进制位进行操作的计算方法，在计算机底层处理中极为常见。适当运用位运算，不仅能够提升程序性能，还能让代码看起来更加专业和高效。接下来，我们将详细介绍几种常见的位运算符及其应用场景。

按位与运算符 (&)

按位与运算符的规则是：0&0=0, 0&1=0, 1&0=0, 1&1=1。这意味着只有当两个对应位都为1时，结果位才会为1。

其主要用途包括：

• 检查特定位是否设置：例如，x & 1 == 0 可用于判断x是否为偶数，因为偶数的最低位总是0。
• 清除特定位：可以通过与0进行按位与操作来实现。

按位或运算符 (|)

按位或运算符的规则是：0|0=0, 0|1=1, 1|0=1, 1|1=1。即只要有一个位为1，结果位就为1。

它常用于：

• 设置特定位：如果需要确保某个位被设置为1，可以使用按位或运算符。

按位异或运算符 (^)

按位异或运算符的规则是：0^0=0, 0^1=1, 1^0=1, 1^1=0。当两个位不同则结果为1，相同则为0。

其典型应用包括：

1. 交换两个变量的值而不使用额外空间：利用a ^= b; b ^= a; a ^= b;即可完成。
2. 检测两个值是否完全相同：两个相同的数值进行异或运算，结果为0。

左移运算符 (<<)

左移运算符将一个数的二进制表示向左移动指定的位数，右侧空出的位置用0填充。例如，4 <<1 表示4（二进制100）向左移动一位变为8（二进制1000），实际上等同于乘以2的n次方。

右移运算符 (>>)

右移运算符将一个数的二进制表示向右移动指定的位数，左侧空出的位置通常用符号位填充（对于负数）。例如，4 >> 1 表示4（二进制100）向右移动一位变为2（二进制10），效果上等同于除以2的n次方。