移位的目的是什么？ [关闭]答案

【问题标题】：what is the purpose of bit shifting? [closed]移位的目的是什么？ [关闭]
【发布时间】：2012-06-17 14:50:52
【问题描述】：

我在代码中遇到了以下几行

unsigned char A = 0xB9; 
unsigned char B = 0x91; 
unsigned char C = A << 3; // shift bits in A three bits to the left. 
unsigned char D = B >> 2; // shift bits in B two bits to the right.

我知道它是移位的，但我不知道它有什么用途以及何时应该使用它？

【问题讨论】：

如果它对你没有任何意义，那就没有意义了。忽略代码即可。
这个问题太笼统了；没有答案。添加的目的是什么？这是一个手术。
是的，这对我来说并不重要，但我认为我应该知道它！
在我看来，这是一个有效的问题。请关闭它，但出于其他更相关的原因，而不是将其宣布为“不是一个真正的问题”。问候，
谢天谢地，有人在答案关闭之前挤进了答案

标签： c++ c

【解决方案1】：

主要用途是当您根据特定位定义较大项目的某些部分时。

举一个明显的例子，考虑一个 32 位数字，其中包含一种颜色——红色、绿色和蓝色各 8 位，（可能）其他 8 位用于 alpha（表示该颜色/像素应该有多透明是）。在十六进制中，数字看起来像：

AARRGGBB

（即每个组件的两位数或 8 位）。

我们可以把这样的东西分解成如下的组件：

red = color & 0xff;
green = (color >> 8) & 0xff;
blue = (color >> 16> & 0xff;
alpha = (color >> 24) & 0xff;

相反，我们可以将组件放在一起：

color = (alpha << 24) | (blue << 16) | (green << 8) | red;

在处理硬件时，您通常也会像这样进行位旋转。例如，您可能有一个 16 位寄存器，其中 5 位专用于一个事物，另外 2 个位专用于其他事物，6 位专用于第三个，等等。当/如果您想更改其中之一，您可以像上面的颜色示例一样：隔离代表一个字段的位，根据需要进行修改，然后将它们与其他位重新组合在一起。

另一个（完全不相关的）应用程序是散列等。在这里，我们通常没有这样的字段，但我们希望一些输入字节产生单个输出，输出的所有位至少在某种程度上受到输入字节的影响。为了实现这一点，大多数最终都会移位位，因此输入的每个字节至少有一些机会影响结果的不同部分。

我要补充一点，尽管相当多的旧代码使用位移来优化 2 的幂的乘法或除法，但对于现代硬件和编译器，这通常是浪费时间。您将在现有代码中看到它，并且应该理解它试图完成的任务——但不要试图模仿它的示例。

【讨论】：

有人说使用移位比普通方式快一点？对吗？
@Kingfisher：正常的方式是什么？如果您的意思是移位与乘法/除法，是的，移位指令可能比 mul/div 指令更快——但如果是这样，大多数编译器相当能够执行该操作为您优化。
我读错了吗，还是第一个代码示例（如所写）实际上是针对 AABBGGRR 而不是 AARRGGBB？
@MonteHurd：我认为根本不足以说它是颜色。
完全正确 - 如果有人使用该示例来测试他们对位移的理解（无论颜色如何，仅使用“a、“r”、“g”和“b”来表示相对字节位置）编写的代码适用于 AABBGGRR，而不是 AARRGGBB。

【解决方案2】：

例如（单色）位图，其中每个像素由一个位表示。
假设你有一个圆圈

........
...oo...
..O..O..
.O....O.
.O....O.
..O..O..
...oo...
........

其中 . 用 0 位表示，O 用 1 位表示，所以第二行用二进制 00011000 或十进制 24 表示。现在如果你想将圆移动 1 个像素到对，你所做的就是将其表示中的位向右移动 1 位。

........
....oo..
...O..O.
..O....O
..O....O
...O..O.
....oo..
........

所以第二行现在是移位后的 00001100，（或十进制 12）。

这样会不会更清楚一点？

【讨论】：

+1 用于单色精灵滚动。现在我们真的暴露了我们的年龄。
从来没有想过这个。这一定很流行。
谢谢！真的很有帮助！

【解决方案3】：

位移有多种用途

2 的幂的乘法或除法
通过查找上溢或下溢来检查是否设置了最高或最低有效位（MSB 或 LSB）
弱形式的加密

【讨论】：

弱加密形式，真的吗？
@Hasturkun：99% 的首次尝试编写密码都比 XOR 弱。
@leppie：这是一种误导，因为位移也用于所有常见的强加密算法，例如 DES 和 AES。

【解决方案4】：

位移位或位模式用于压缩文件。有些人也用它来加密。

【讨论】：

【解决方案5】：

移位有很多用途。在这里可以解释的不仅仅是现实。一个很好的例子是在汇编代码时将值转移到正确的位置。此外，左移 1 与将值乘以 2 相同，只是要快得多。同样，右移与除以 2 相同。

【讨论】：

【解决方案6】：

一种用途是除以 2 的整数幂。

【讨论】：

快吗？与常规算术相反还是什么？
@LuchianGrigore 在我的第一份工作中学习 C++ 时，我的导师告诉我，它实际上比将代码编写为显式除以 2 更快。当时我没有理由不相信他。如果这实际上不是真的，那么我谦卑地接受纠正。
这样的话，我会建议我的前老板立即减薪。
看到这个 - stackoverflow.com/questions/6357038/…
@LuchianGrigore 感谢您的链接。我只是一直认为它更快。无论如何，我现在已经编辑了答案，以消除它更快的暗示。