Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

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

Каждая битовая позиция результата побитового оператора AND ( &) содержит 1, если оба операнда содержат 1 в этой позиции; в противном случае результат — 0. У побитового оператора OR ( |) бит содержит 1, если один или оба операнда содержат 1; в противном случае результат — 0. Для побитового оператора XOR ( ^) бит содержит 1, если любой, но не оба операнда содержат 1; в противном случае результат — 0.

Побитовые и логические (см. раздел 4.3) операторы нередко путают. Например, путают побитовый оператор &с логическим &&, побитовый |с логическим ||и побитовый ~с логическим !.

Рассмотрим пример использования побитовых операторов. Предположим, что есть класс с 30 учениками. Каждую неделю класс отвечает на контрольные вопросы с оценкой "сдано/не сдано". Результаты всех контрольных записываются, по одному биту на ученика, чтобы представить успешную оценку или нет. Каждую контрольную можно представить в виде беззнакового целочисленного значения.

unsigned long quiz1 = 0; // это значение используется

// как коллекция битов

Переменная quiz1определена как unsigned long. Таким образом, на любой машине она будет содержать по крайней мере 32 бита. Переменная quiz1инициализируется явно, чтобы ее значение было определено изначально.

Учитель должен быть способен устанавливать и проверять отдельные биты. Например, должна быть возможность установить бит, соответствующий ученику номер 27, означающий, что этот ученик сдал контрольную. Чтобы указать, что ученик 27 прошел контрольную, создадим значение, у которого установлен только бит номер 27. Если затем применить побитовый оператор OR к этому значению и значению переменной quiz1, то все биты, кроме бита 27, останутся неизменными.

В данном примере счет битов переменной quiz1начинается с 0, соответствующего младшему биту, 1 соответствует следующему биту и т.д.

Чтобы получить значение, означающее, что ученик 27 сдал контрольную, используется оператор сдвига влево и целочисленный литерал 1 типа unsigned long(см. раздел 2.1.3).

1UL << 27 // создает значение только с одним установленным битом

// в позиции 27

Первоначально переменная 1ULимеет 1 в самом младшем бите и по крайней мере 31 нулевой бит. Она определена как unsigned long, поскольку тип intгарантированно имеет только 16 битов, а необходимо по крайней мере 27. Это выражение сдвигает 1 на 27 битовых позиций, вставляя в биты позади 0.

К этому значению и значению переменной quiz1применяется оператор OR. Поскольку необходимо изменить значение самой переменной quiz1, используем составной оператор присвоения (см. раздел 4.4):

quiz1 |= 1UL << 27; // указать, что ученик номер 27 сдал контрольную

Оператор |=выполняется аналогично оператору +=.

quiz1 = quiz1 | 1UL << 27; // эквивалент quiz1 |= 1UL << 21;

Предположим, что учитель пересмотрел контрольные и обнаружил, что ученик 27 фактически списал работу. Теперь учитель должен сбросить бит 27 в 0. На сей раз необходимо целое число, бит 27 которого сброшен, а все остальные установлены в 1. Применение побитового AND к этому значению и значению переменной quiz1позволяет сбросить только данный бит:

quiz1 &= ~(1UL << 27); // ученик номер 27 не прошел контрольную

Мы получаем значение со всеми установленными битами, кроме бита 27, инвертируя предыдущее значение. У него все биты были сброшены в 0, кроме бита 27, который был установлен в 1. Применение побитового NOT к этому значению сбросит бит 27, а все другие установит. Применение побитового AND к этому значению и значению переменной quiz1оставит неизменными все биты, кроме бита 27.

И наконец, можно узнать, как дела у ученика 27:

bool status = quiz1 & (1UL << 27); // как дела у ученика 27?

Здесь оператор AND применяется к значению с установленным битом 27 и значением переменной quiz1. Результат отличен от нуля (т.е. истинен), если бит 27 в значении переменной quiz1установлен; в противном случае он нулевой.

Операторы сдвига (они же ввода и вывода) имеют левосторонний порядок

Хотя многие программисты никогда не используют побитовые операторы непосредственно, почти все они использует их перегруженные версии в виде операторов ввода и вывода. Перегруженный оператор имеет тот же приоритет и порядок, что и его встроенная версия. Поэтому программисты должны иметь понятие о приоритете и порядке операторов сдвига, даже если они никогда не используют их встроенные версии.