移位运算详解

一、左移运算

左移运算符是"<<"，表示把一个数的二进制码全部左移若干位，由高位填充0。

int a = 3;  // a的二进制码为00000011
int b = a << 2;  // b的二进制码为00001100，即12

左移实现了将一个数乘以2的n次方，可以快速地进行二进制数的运算。

二、右移运算

右移运算符是">>"，表示把一个数的二进制码全部右移若干位，低位填充0或1。

int a = 12;  // a的二进制码为00001100
int b = a >> 2;  // b的二进制码为00000011，即3

对于正数，右移实现了将一个数除以2的n次方，相当于向下取整；对于负数，则是向上取整。

三、无符号右移运算

无符号右移运算符是">>>"，表示将一个数的二进制码全部右移若干位，高位填充0。

int a = -12;  // a的二进制码为11110011
int b = a >>> 2;  // b的二进制码为00111100，即60

无符号右移只能用于无符号数，对于有符号数则和右移一样，符号位也会参与运算。

四、应用举例

移位运算广泛应用于各种算法中，下面以一段加密解密代码为例。

unsigned int key = 12345;

// 加密函数
unsigned int encrypt(unsigned int data) {
    return (data << 2) ^ key;
}

// 解密函数
unsigned int decrypt(unsigned int data) {
    return (data ^ key) >> 2;
}

int main() {
    unsigned int data = 12345678;
    unsigned int encrypted_data = encrypt(data);
    unsigned int decrypted_data = decrypt(encrypted_data);
    printf("原始数据：%u\n加密后：%u\n解密后：%u\n", data, encrypted_data, decrypted_data);
    return 0;
}

在这段代码中，使用左移运算将原始数据乘以2的2次方，再与密钥进行异或操作得到加密后的数据；使用右移运算将加密后的数据右移2位，再与密钥进行异或操作得到解密后的数据，最终能够还原原始数据。

五、总结

移位运算是一种高效的二进制位运算，能够快速处理二进制数的乘除运算、加密解密等问题。合理使用移位运算可以使代码更加高效，提升算法效率。