什么是按位移位（位移）运算符以及它们如何工作？

Question

什么是按位移位（位移）运算符以及它们如何工作？我一直在尝试在业余时间学习C语言，其他语言（C＃，Java等）具有相同的概念（通常是相同的运算符）......我想知道是，在核心层，是什么位移（<<，>>，>>>）这样做，可以帮助它什么问题解决，和周围的弯曲什么潜伏的陷阱？换句话说，一个绝对的初学者指导比特移位的所有优点。

Answer 1

按位运算（包括位移）是低级硬件或嵌入式编程的基础。如果您阅读了设备规范甚至某些二进制文件格式，您将看到字节，字和dword，分为非字节对齐的位域，其中包含各种感兴趣的值。访问这些位字段以进行读/写是最常见的用法。

图形编程中一个简单的实例是16位像素表示如下：

  bit | 15| 14| 13| 12| 11| 10| 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1  | 0 |

      |       Blue        |         Green         |       Red          |

要获得绿色值，您可以这样做：

 #define GREEN_MASK  0x7E0

 #define GREEN_OFFSET  5

 // Read green

 uint16_t green = (pixel & GREEN_MASK) >> GREEN_OFFSET;

说明

为了获得绿色ONLY的值，它从偏移5开始并以10结束（即6位长），你需要使用一个（位）掩码，当应用于整个16位像素时，它将产生只有我们感兴趣的部分。

#define GREEN_MASK  0x7E0

相应的掩码为0x7E0，二进制为0000011111100000（十进制为2016）。

uint16_t green = (pixel & GREEN_MASK) ...;

要应用蒙版，请使用AND运算符（＆）。

uint16_t green = (pixel & GREEN_MASK) >> GREEN_OFFSET;

应用掩码后，最终会得到一个16位数，这个数字实际上只是一个11位数，因为它的MSB位于第11位。绿色实际上只有6位长，所以我们需要使用右移（11 - 6 = 5）来缩小它，因此使用5作为offset（#define GREEN_OFFSET  5）。

同样常见的是使用位移进行快速乘法和除以2的幂：

 i <<= x;  // i *= 2^x;

 i >>= y;  // i /= 2^y;