1.前言

前几天写了两篇关于c#位运算的文章

c#位运算基本概念与计算过程

C#位运算实际运用

在文中也提到了位运算的实际作用之一就是合并整型,当时引用了一个问题:

C# 用两个short,一个int32拼成一个long型,高16位用short,中间32位用int,最低16位用另外一个short。

答案如下:

高16位shortA、中间32位intA、低16位shortB

longResult=((long)shortA << 48 )+ ((long)intA << 16)+ shortB

根据longResult获取前16位shortA,中间32位intA,后16位shortB

    shortA=(short)(longResult>>48)
intA=(int)((longResult>>16)&0xFFFFFFFF)
shortB=(short)(longResult&0xFFFF)

评论者pushouli、czd890 评论到,合并这个long类型的结果是使用加法计算,可以使用位逻辑或运算,想了想确实使用| 位逻辑或运算也是可以解决问题的,能够实现相互转换。

1楼 2019-04-30 07:28 pushouli 简单明了,但感觉合并那里,不应该用加法去算,用|运算符更合适。

11楼 2019-04-30 18:10 czd890

@ pushouli 用+ 和 | 在这里性能上应该没有太大区别。 但是感觉用 | 更能表达意思一些

longResult=(((long)shortA << 48) |((long)intA << 16)) | (long)shortB

1|0=1、1|1=1、0|0=0

其计算结果longResult是一样的,运算方式不一样,其计算过程可以看看前面写的一篇

C#位运算实际运用

如图:



这篇文章就将记录两个知识点:

1.负数的二进制位表示法

2.位运算如何直接操作Int类型某一位

2.负数的二进制位表示法

原码:一个整数按照绝对值的大小转换成的二进制数,称为原码

一个short 16位的整数9的原码是:

0000	0000	0000	1001

反码:一个二进制数按位取反,所得的二进制数成为原二进制数的反码

取9的二进制数的反码,可以使用位逻辑非运算 ~

取反后的16位二进制

1111	1111	1111	0110

补码:反码加1称为补码,简而言之,要得到一个属的补码,先得到这个数的反码,然后再将反码加上1,所得数称为补码

那么9的补码也就是

1111	1111	1111	0110

加上1的结果,如下:

1111	1111	1111	0111

即-9的16位二进制表示是

1111	1111	1111	0111

如图:

3.c#Int有符号的和无符号的区别

话不多说,直接明确三点结论:

1.实际开发中,都用的是有符号的Int(应该默认强制要求),只有整型有有无符号的特征,Double、Decimal,是没有这种特征的。

2.无符号数中,所有的位都用于直接表示该值的大小。

3.有符号数中,最高位用于表示正负。

这里还是简单地啰嗦几句关于有符号和无符号的区别,UInt32和Int32的区别

这里说的Int指的是32位有符号的类型

Int32的值范围是 -2147483648 至2147483647,也就是

-2的31次方到2的31次方-1

符号位表示的意义就在于此,最前面的位表示正负。

-2148483648的32位二进制是:

1000	0000	0000	0000	0000	0000	0000	0000

2147483647的32位二进制是:

0111	1111	1111	1111	1111	1111	1111	1111

那么c#中UInt32的最大值是什么呢?

UInt32的范围是0到2的32次方4294967295,最大值32位二进制是

1111	1111	1111	1111	1111	1111	1111	1111

所以得出结论无符号只能表示正数,有符号可以表示正负数。

如图:

4.c#Int如何直接操作每一位

前面已经说到,Int表示的是有符号的,最高位表示的正负,一个Int有32位,虽然我们可以直接操作这32位,但是如果直接操作明显会改变数据类型的正负、最大范围。

这里写了一个泛型的示例,操作整型(int、short、long)的每一位。

     /// <summary>
/// Int16\Int32\Int64类型
/// </summary>
/// <returns>true 1\false 0的集合</returns>
public static IEnumerable<bool> GetIntOfBitList<T>(T intVal)
{
Type intType = intVal.GetType();
byte bitlength = 0;
if (intType == typeof(Int32))
bitlength = 32;
else if (intType == typeof(Int16))
bitlength = 16;
else if (intType == typeof(Int64))
bitlength = 64;
else
throw new ArgumentException("必须是整型"); object intOject = (object)intVal;
var resultList = new List<bool>(bitlength);
for (var i = 0; i < bitlength; i++)
{
var temoIntBit = 1 << i;
if (intType == typeof(Int32))
resultList.Add((((Int32)intOject) & temoIntBit) == temoIntBit);
if (intType == typeof(Int16))
resultList.Add((((Int16)intOject) & temoIntBit) == temoIntBit);
if (intType == typeof(Int64))
resultList.Add((((Int64)intOject) & temoIntBit) == temoIntBit);
}
return resultList;
}
/// <summary>
/// 获取T整型中某一位的值
/// </summary>
/// <typeparam name="T">泛型类型包括int\short\long</typeparam>
/// <param name="intVal">int\short\long</param>
/// <param name="index">从右到左0-T的总位数</param>
/// <returns>true:1\false:0</returns>
public static bool GetBitValue<T>(T intVal,byte index)
{
Type intType = intVal.GetType();
byte bitlength = 0;
if (intType == typeof(Int32))
bitlength = 32;
else if (intType == typeof(Int16))
bitlength = 16;
else if (intType == typeof(Int64))
bitlength = 64;
else
throw new ArgumentException("必须是整型"); if (index > bitlength-1 || index < 1)
throw new ArgumentOutOfRangeException("index"); object intOject = (object)intVal;
var tempBit = 1 << index; if (intType == typeof(Int32))
return (((int)intOject) & tempBit) == tempBit;
else if (intType == typeof(Int16))
return (((Int16)intOject) & tempBit) == tempBit;
else
return (((Int64)intOject) & tempBit) == tempBit;
}
/// <summary>
/// 设置整型数据中某一位的值
/// </summary>
/// <typeparam name="T">int\short\long</typeparam>
/// <param name="intVal">设置前的值</param>
/// <param name="index">从右到左0-T的总位数</param>
/// <param name="bitValue">需要设置的值 true:1\false:0</param>
/// <returns>设置位值后新的整型</returns>
public static T SetBitValue<T>(T intVal,byte index,bool bitValue)
{
Type intType = intVal.GetType();
byte bitlength = 0;
if (intType == typeof(Int32))
bitlength = 32;
else if (intType == typeof(Int16))
bitlength = 16;
else if (intType == typeof(Int64))
bitlength = 64;
else
throw new ArgumentException("必须是整型");
//不能去设置最高位
if (index >= bitlength-1 || index < 1)
throw new ArgumentOutOfRangeException("index"); object intOject = (object)intVal;
var tempBit = 1 << index; if (intType == typeof(Int32))
{
int tempInt = (int)intOject;
return (T)((bitValue ? (tempInt | tempBit) : (tempInt & ~tempBit)) as Object);
}
else if (intType == typeof(Int16))
{
Int16 tempInt = (Int16)intOject;
return (T)((bitValue ? (tempInt | tempBit) : (tempInt & ~tempBit)) as Object);
}
else
{
Int64 tempInt = (Int64)intOject;
return (T)((bitValue ? (tempInt | tempBit) : (tempInt & ~tempBit)) as Object);
}
}

测试截图:



思考:这个方法能操作负数吗?

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