C++中的位运算是一种直接对整数在内存中的二进制位进行操作的方式。它包括位与（AND）、位或（OR）、位非（NOT）、位异或（XOR）以及位移（左移、右移）等操作。这些操作在底层编程、嵌入式系统、性能优化等方面有着广泛的应用。
位运算操作符及规则
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位与（AND）：
&- 规则：对应位都为1时，结果为1；否则为0。
- 用途：清零、取掩码。
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位或（OR）：
|- 规则：对应位有任意一个为1时，结果为1；都为0时，结果为0。
- 用途：设置特定位、合并掩码。
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位非（NOT）：
~- 规则：将每一位取反，即0变为1，1变为0。
- 用途：反转位模式。
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位异或（XOR）：
^- 规则：对应位不同则结果为1，相同则结果为0。
- 用途：交换位、加密/解密。
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左移（Left Shift）：
<<- 规则：将位模式向左移动指定的位数，右边补0。
- 用途：乘以2的幂、快速乘法。
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右移（Right Shift）：
>>- 规则：将位模式向右移动指定的位数，左边补0（对于无符号数）或补符号位（对于有符号数）。
- 用途：除以2的幂、快速除法。
示例代码
以下是一些使用C++位运算的示例代码：
#include <iostream>
using namespace std;int main() {int a = 5; // 二进制：0000 0101int b = 3; // 二进制：0000 0011// 位与int andResult = a & b; // 结果：0000 0001，即1cout << "a & b = " << andResult << endl;// 位或int orResult = a | b; // 结果：0000 0111，即7cout << "a | b = " << orResult << endl;// 位非int notResult = ~a; // 结果：1111 1010，在32位系统中为-6（补码表示）cout << "~a = " << notResult << endl;// 位异或int xorResult = a ^ b; // 结果：0000 0110，即6cout << "a ^ b = " << xorResult << endl;// 左移int leftShiftResult = a << 1; // 结果：0000 1010，即10cout << "a << 1 = " << leftShiftResult << endl;// 右移int rightShiftResult = a >> 1; // 结果：0000 0010，即2（有符号右移）cout << "a >> 1 = " << rightShiftResult << endl;return 0;
}
位运算在加密中的应用
位运算在加密中有着广泛的应用，其直接操作二进制位的能力使得它成为加密算法中的重要组成部分。下面，我将展示一个简单的基于XOR的加密方法，该方法使用位运算来加密和解密数据。
XOR加密示例
XOR（异或）操作是一种基本的位运算，它对于相同的输入位会返回0，对于不同的输入位会返回1。由于XOR操作的对称性，即A XOR B = C则C XOR B = A，这使得它成为加密和解密数据的理想选择。
以下是一个简单的基于XOR的加密和解密程序的示例：
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;// 加密函数，使用密钥对数据进行XOR加密
string xorEncrypt(const string& data, const string& key) {string result = data;int keyIndex = 0;for (int i = 0; i < data.size(); i++) {result[i] = data[i] ^ key[keyIndex % key.size()];keyIndex++;}return result;
}// 解密函数，与加密函数相同，因为XOR是对称的
string xorDecrypt(const string& encryptedData, const string& key) {return xorEncrypt(encryptedData, key);
}int main() {string data = "Hello, World!";string key = "secret";// 加密数据string encryptedData = xorEncrypt(data, key);cout << "Encrypted data: " << encryptedData << endl;// 解密数据string decryptedData = xorDecrypt(encryptedData, key);cout << "Decrypted data: " << decryptedData << endl;return 0;
}