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C# 位运算及应用

backend 2025/7/27 10:06:44

位运算符

运算符号	位逻辑运算	格式
~	非运算	~a
&	与运算	a & b
\|	或运算	a \| b
^	异或运算	a ^ b
<<	左移运算	a<<num num:移动位数
>>	右移运算	a>>num

非运算：~

运算规则：将0换成1，将1换成0

与运算：&

运算规则：1&0 = 0；1&1 = 1；0&0=0

算式	解析	结果
1&2	0001 & 0010 = 0000	0
5&6	0101 & 0110 = 0100	4
13&14	1101 & 1110 = 1100	12

或运算：|

运算规则：1|0 = 1；1|1 = 1；0|0=0

算式	解析	结果
1\|2	0001 \| 0010 = 0011	3
5\|6	0101 \| 0110 = 0111	7
13\|14	1101 \| 1110 = 1111	15

异或运算：^

运算规则：1^0 = 1；1^1 = 0；0^0=0 相同得0，相异得1

算式	解析	结果
1^2	0001 ^ 0010 = 0011	3
5^6	0101 ^ 0110 = 0011	3
13^14	1101 ^ 1110 = 0011	3

左移运算：<<

运算规则：左移相当于乘. 左移一位相当于乘2;左移两位相当于乘4;左移三位相当于乘8。左移n位相当于乘以2的n次幂

x<<1= x*2
x<<2= x*4
x<<3= x*8
x<<4= x*16

例子：3<<3

算式	解析	结果
3<<3	00011 -> 11000 相当于 3乘以2的3次幂	24

右移运算：>>

运算规则：右移相当于整除. 右移一位相当于除以2;右移两位相当于除以4;右移三位相当于除以8。

右移n位相当于整除2的n次幂

x>>1= x/2
x>>2= x/4
x>>3= x/8
x>>4=x/16

算式	解析	结果
3>>1	0011 -> 0001	1
16>>2	10000 -> 00100	4

应用

判断奇偶数

(x&1) == 0 true：偶数 false:奇数

用来替换使用取模运算来判断奇偶数（x%2 == 0）

使用位运算的实现会比使用取模运算的实现要快

实现和2的n次幂的乘除法

和2的n次幂的乘法

算术运算实现，速度较慢

public int Logic(int num,int count)
{return  num * (int)Math.Pow(2, count);
}

位运算实现，速度快

public int Logic(int num,int count)
{return num<<count;
}

和2的n次幂的整除

算术运算实现，速度较慢

public int Logic(int num,int count)
{return  num / (int)Math.Pow(2, count);
}

位运算实现，速度快

public int Logic(int num,int count)
{return num>>count;
}

交换两个整数

普通实现：借助临时变量实现

int a = 1;
int b = 2;int temp = a;
a = b;
b = temp;

位运算实现，不占用内存

int a = 1;
int b = 2;a ^= b;
b ^= a;
a ^= b;

状态标志管理

1、开发中有时需要处理一个对象多个状态的情况，相关操作包括移除位标志、添加位标志、检查位标志。

2、与普通实现方法相比（使用多个bool字段进行状态管理），使用位运算进行状态管理的优点有：节省内存、性能更好、更高效的网络传输。

3、枚举值必须是 2 的幂次方（即 1, 2, 4, 8, 16...），以便按位运算正确工作：

整数状态标志管理

int None = 0;       // 0000
int Read = 1;       // 0001
int Write = 2;      // 0010
int Execute = 4;    // 0100
int Delete = 8;     // 1000int status = 0;
//添加位标志
status |= Read;
Debug.LogError(status);
status |= Write;
Debug.LogError(status);
status |= Execute;
Debug.LogError(status);
Debug.Log("---------------");
//检查标志位
Debug.LogError( (status&Read) == Read);
Debug.LogError( (status&Write) == Write);
Debug.LogError( (status&Execute) == Execute);
Debug.LogError( (status&Delete) == Delete);
Debug.Log("---------------");
//移除标志位
status &= ~Execute;
Debug.LogError( (status&Read) == Read);
Debug.LogError( (status&Write) == Write);
Debug.LogError( (status&Execute) == Execute);
Debug.LogError( (status&Delete) == Delete);

枚举状态标志管理

public enum Stauts
{None = 0,       // 0000Read = 1,       // 0001Write = 2,      // 0010Execute = 4,    // 0100Delete = 8      // 1000
}var flag = Stauts.None;
//添加位标志
flag |= Stauts.Read;
Debug.LogError(flag);
flag |= Stauts.Write;
Debug.LogError(flag);
flag |= Stauts.Execute;
Debug.LogError(flag);
Debug.Log("---------------");
//检查标志位
Debug.LogError(  flag.HasFlag(Stauts.Read));
Debug.LogError( flag.HasFlag(Stauts.Write));
Debug.LogError( flag.HasFlag(Stauts.Execute));
Debug.LogError( flag.HasFlag(Stauts.Delete));
Debug.Log("---------------");
//移除标志位
flag &= ~Stauts.Execute;
Debug.LogError(  flag.HasFlag(Stauts.Read));
Debug.LogError( flag.HasFlag(Stauts.Write));
Debug.LogError( flag.HasFlag(Stauts.Execute));
Debug.LogError( flag.HasFlag(Stauts.Delete));