C++ 类型最大值(最小值)、按位运算符

记录一些知识点

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一、各类型最大值、最小值…

  在C/C++中，如何得到int(或其他类型)的最大值，最小值？以下有三种方法可供使用。

• [1]. 在limits.h/climits中，定义了INT_MAX,INT_MIN…，可以直接使用

#include <climits>

int main() {
    
    
    cout << "CHAR_MIN:" << CHAR_MIN << endl;
    cout << "UCHAR_MAX:" << UCHAR_MAX << endl;

    cout << "SHRT_MAX:" << SHRT_MAX << endl;
    cout << "INT_MAX:" << INT_MAX << endl;
    cout << "LONG_MAX:" << LONG_MAX << endl;
    cout << "LONG_MIN:" << LONG_MIN << endl;
    
    cout << "..." << endl;

    return 0;
}

• 输出结果为：

CHAR_MIN:-128
UCHAR_MAX:255
SHRT_MAX:32767
INT_MAX:2147483647
LONG_MAX:9223372036854775807
LONG_MIN:-9223372036854775808
...

 

• [2]. 通过二进制方法操作: int 包含32二进制位，第一位正负号，剩下31位表示数字大小.

int main() {
    
    
    int num_int_max = pow(2,31)-1; 
    cout << "num:" << num_int_max << endl; 	// num:2147483647

    double num_int_min = num_int_max+1;
    cout << "num:" << num_int_min << endl; 	// num:-2.14748e+09
    
    return 0;
}

 

• [3]. 通过求反运算符～操作: int 包含32二进制位，将每一位转换为它的反面（0转换为1，1转换为0）.

int main() {
    
    
    unsigned int zero = 0;
    cout << "num:" << ~zero/2 << endl; // num:2147483647
    return 0; 
}

   以上三种方法对于求任意类型的最大最小值都适用。

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二、按位运算符

1.位移运算符 "<<" , ">>"

• 按位运算符对整数值进行操作.
   
• <1>. 左移运算符"<<" ，语法如下：

// value << shift	
13 << 3

• 其中，value为被操作的整数值，shift是要移动的数位。上述代码将13的所有位都向左移动三位。
• 移动过程中，腾出来的位置用0填充，超出边界的位被丢弃。
• 左移一位相当于乘以2， 左移n位相当于乘以2^n。
• 左移运算符不会修改value的值，如果需要用左移运算符改变变量值，还需使用赋值运算符。

    int num = 13 << 3;
    cout << "num:" << num << endl; // num:104， 13*(2^3)=13*8=104

 

• <2>. 同上，右移运算符">>" ，语法如下：

	// value >> shift	
	int num = 17 >> 3;
    cout << "num:" << num << endl; // num:2， 17:0001 0001--> 2:0000 0010

• 其中，value为被操作的整数值，shift是要移动的数位。上述代码将17的所有位都向右移动三位。
• 移动过程中，腾出来的位置用0填充，超出边界的位被丢弃。
• 右移一位相当于除以2， 除移n位相当于除以2^n。
• 如果需要用除移运算符改变变量值，还需使用赋值运算符。

 

2.逻辑按位运算符"～" , "|", "&" , "^"

  逻辑按位运算符类似于常规运算符，只是他们用于值的每一位。

• <1>. 位非(求反)运算符"～"
• 常规非运算符"!"与将true(或非零值)转换为false，将false转换为true。
• ~运算符将每一位转换为它的反面(0转换为1，1转换为0)。

    unsigned char x = 3;
    
    cout << "!x: " << !x << endl;	// !x: 0

    x = ~x;
    cout << "~x: " << static_cast<unsigned>(x) << endl;	// ~x: 252

   上述代码中，x的二进制形式：0000 0011，将0转换为1，1转换为0得1111 1100，在十进制中，为252，新值是原值的补值。
 

• <2>. 按位运算符or"|"与and"&"
• |运算符对两个整数进行操作，生成一个新值，如果被操作的两个值的对应位至少有一个为1，则新值相应位置为1，否则为0。
• &运算符对两个整数进行操作，生成一个新值，如果被操作的两个值的对应位都为1，则新值相应位置为1，否则为0。

    int num_a = 4;  // 0000 0100
    int num_b = 1;  // 0000 0001

    int a_or_b = num_a|num_b;
    cout << "|: " << a_or_b << endl;    // |: 5, 0000 1001

    int a_and_b = num_a&num_b;
    cout << "&: " << a_and_b << endl;   // &: 0

• 此外，|= 与 &= 组合了按位运算符与赋值运算符的功能

    int num_a = 4;  // 0000 0100
    int num_b = 1;  // 0000 0001

    num_a |= num_b;
    cout << "|: " << num_a << endl;    // a=5, 0000 1001

    num_a &= num_b;
    cout << "&: " << num_a << endl;   // a=5&1=1

 

• <3>. 按位运算符XOR"^"
• ^运算符对两个整数进行操作，生成一个新值。
• 如果被操作的两个值的对应位有一个为1(而不是两个)，则新值相应位置为1。
• 如果对应的位都为0或1，则新值相应位置为0。
• ^= 组合了按位运算符与赋值运算符的功能

    int num_a = 5;  // 0000 0101
    int num_b = 1;  // 0000 0001

    num_a ^= num_b;
    cout << "^: " << num_a << endl;  // ^: 4, 0000 0100

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