Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

Побитовые операторы (bitwise operator) получают операнды целочисленного типа, которые они используют как коллекции битов. Эти операторы позволяют проверять и устанавливать отдельные биты. Как будет описано в разделе 17.2, эти операторы можно также использовать для библиотечного типа bitset, представляющего коллекцию битов изменяемого размера.

Как обычно, если операнд — "малое целое число", его значение сначала преобразуется (раздел 4.11) в больший целочисленный тип. Операнды могут быть знаковыми или беззнаковыми.

Таблица 4.3. Побитовые операторы (левосторонний порядок)

Если операнд знаковый и имеет отрицательное значение, то способ обработки "знакового разряда" большинства битовых операций зависит от конкретной машины. Кроме того, результат сдвига влево, изменяющего знаковый разряд, непредсказуем.

Поскольку нет никаких гарантий однозначного выполнения побитовых операторов со знаковыми переменными на разных машинах, настоятельно рекомендуется использовать в них только беззнаковые целочисленные значения.

Мы уже использовали перегруженные версии операторов >>и <<, которые библиотека IO определяет для ввода и вывода. Однако первоначальное значение этих операторов — побитовый сдвиг операндов. Они возвращают значение, являющееся копией (возможно преобразованной) левого операнда, биты которого сдвинуты. Правый операнд не должен быть отрицательным, и его значение должно быть меньше количества битов результата. В противном случае операция имеет неопределенный результат. Биты сдвигаются влево ( <<) или право ( >>), при этом вышедшие за пределы биты отбрасываются.

Оператор сдвига влево ( <<) (left-shift operator) добавляет нулевые биты справа. Поведение оператора сдвига вправо ( >>) (right-shift operator) зависит от типа левого операнда: если он беззнаковый, то оператор добавляет слева нулевые биты; если он знаковый, то результат зависит от конкретной реализации: слева вставляются либо копии знакового разряда, либо нули.

В этих примерах подразумевается, что младший бит расположен справа, тип charсодержит 8 битов, а тип int— 32 бита

// 0233 - восьмеричный литерал (см. раздел 2.1.3)

unsigned char bits = 0233; 1 0 0 1 1 0 1 1

bits << 8 // bits преобразуется в int и сдвигается влево на 8 битов

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

bits << 31 // сдвиг влево на 31 бит отбрасывает крайние левые биты

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

bits >> 3 // сдвиг вправо на 3 бита отбрасывает 3 крайних правых бита

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1

Побитовый оператор NOT ( ~) (bitwise NOT operator) создает новое значение с инвертированными битами своего операнда. Каждый бит, содержащий 1, превращается в 0; каждый бит, содержащий 0, — в 1.

unsigned char bits = 0227; 1 0 0 1 0 1 1 1

~bits

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0

Здесь операнд типа charсначала преобразуется в тип int. Это оставляет значение неизменным, но добавляет нулевые биты в позиции старших разрядов. Таким образом, преобразование в тип intдобавляет 24 бита старших разрядов, заполненных нулями. Биты преобразованного значения инвертируются.

Побитовые операторы AND ( &), OR ( |) и XOR ( ^) создают новые значения с битовым шаблоном, состоящим из двух их операндов.

unsigned char b1 = 0145; 0 1 1 0 0 1 0 1

unsigned char b2 = 0257; 1 0 1 0 1 1 1 1

b1 & b2 Все 24 старших бита 0 0 0 1 0 0 1 0 1

b1 | b2 Все 24 старших бита 0 1 1 1 0 1 1 1 1