顧名思義，按位運(yùn)算符允許按照位來操作整型變量。可以把按位運(yùn)算符應(yīng)用于任意signed和unsigned整型，包括char類型。但是，它們通常應(yīng)用于不帶符號(hào)的整型。

這些運(yùn)算符的一個(gè)常見應(yīng)用是在整型變量中使用單個(gè)的位存儲(chǔ)信息。例如標(biāo)記，它用于描述二進(jìn)制狀態(tài)指示符。可以使用一個(gè)位來描述有兩個(gè)狀態(tài)的值：開或關(guān)、男或女，真或假。

也可以使用按位運(yùn)算符處理存儲(chǔ)在一個(gè)變量中的幾個(gè)信息項(xiàng)。例如，顏色值常常記錄為三個(gè)八位值，分別存儲(chǔ)顏色中紅、綠和藍(lán)的強(qiáng)度。這些常常保存到四字 節(jié)變量中的三個(gè)字節(jié)。第四個(gè)字節(jié)也不會(huì)浪費(fèi)，包含表示顏色透明度的值。顯然，要處理各個(gè)顏色成分，需要從變量中分離出各個(gè)字節(jié)，按位運(yùn)算符就可以做到這一 點(diǎn)。

再看另外一個(gè)例子，假定需要記錄字體的信息，那么，只要存儲(chǔ)每種字體的樣式和字號(hào)，以及字體是黑體還是斜體，就可以把這些信息都存儲(chǔ)在一個(gè)二字節(jié)的整型變量中，如圖3-1所示。

圖3-1 把字體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在2個(gè)字節(jié)中

可以使用一位來記錄字體是否為斜體—— 1表示斜體，0表示一般。同樣，用另一位來指定字體是否為黑體。使用一個(gè)字節(jié)可以從多達(dá)256種不同的樣式中選擇一個(gè)，再用另外5位記錄最多32磅的字 號(hào)。因此，在一個(gè)16位的字中，可以記錄四個(gè)不同的數(shù)據(jù)項(xiàng)。按位運(yùn)算符提供了訪問和修改整數(shù)中單個(gè)位和一組位的便利方式，能方便地組合和分解一個(gè)16位的 字。

3.3.1 移位運(yùn)算符

移位運(yùn)算符可以把整型變量中的內(nèi)容向左或向右移動(dòng)指定的位數(shù)。移位運(yùn)算符和其他按位運(yùn)算符一起使用，可以獲得前面描述的結(jié)果。>>運(yùn)算符把位向右移動(dòng)，<<運(yùn)算符把位向左移動(dòng)，移出變量兩端的位被舍棄。

所有的按位操作都可以處理任何類型的整數(shù)，但本章的例子使用16位的變量，使例子較為簡單。用下面的語句聲明并初始化一個(gè)變量number：

unsigned short number=16387U;

如第2章所述，不帶符號(hào)的字面量應(yīng)在數(shù)字的最后添加字母U或u。

在下面的語句中，對(duì)這個(gè)變量的內(nèi)容進(jìn)行移位，并存儲(chǔ)結(jié)果：

unsigned short result = number <<2; //Shift left two bit positions

移位運(yùn)算符的左操作數(shù)是要移位的值，右操作數(shù)指定要移動(dòng)的位數(shù)。圖3-2列出了該操作的過程。

圖3-2 移位運(yùn)算

從圖3-2可以看出，把數(shù)值16387向左移動(dòng)兩位，得到數(shù)值12。數(shù)值的這種劇烈變化是舍棄高位數(shù)字的結(jié)果。

把數(shù)值向右移動(dòng)，可以使用下面的語句：

result = number >>2; //Shift right two bit positions

把數(shù)值16387向右移動(dòng)兩位，得到數(shù)值4096。向右移動(dòng)兩位相當(dāng)于使該數(shù)值除以4。

只要沒有舍棄位，向左移動(dòng)n位就相當(dāng)于把該數(shù)值乘以2的n次方。換言之，就等于把該數(shù)值乘以2ⁿ。同樣，向右移動(dòng)n位就相當(dāng) 于把該數(shù)值除以2的n次方。但要注意，變量number向左移位時(shí)，如果舍棄了重要的位，結(jié)果就不是我們希望的那樣了。可是，這與乘法運(yùn)算并沒有不同。如 果把2字節(jié)的數(shù)值乘以4，就會(huì)得到相同的結(jié)果，所以向左移位和相乘仍是等價(jià)的。出現(xiàn)問題的原因是相乘的結(jié)果超出了2字節(jié)整數(shù)的取值范圍。

如果需要修改原來的值，可以使用op= 賦值運(yùn)算符。在這種情況下，可以使用>>=或<<=運(yùn)算符。例如：

number >>= 2; // Shift contents of number two positions to the right

這等價(jià)于：

number =number >> 2; // Shift contents of number two positions to the right

這些移位運(yùn)算符跟前面用于輸入輸出的插入和提取運(yùn)算符有可能搞混。從編譯器的角度來看，其含義一般可以從上下文中判斷出來。否則，編譯器就會(huì)生成一個(gè)消息，但用戶需要非常小心。例如，如果輸出變量number向左移動(dòng)兩位的結(jié)果，就應(yīng)編寫下面的代碼：

cout << (number << 2);

其中，括號(hào)是必不可少的。沒有括號(hào)，編譯器就會(huì)把移位運(yùn)算符解釋為流插入運(yùn)算符，從而得不到想要的結(jié)果。

按位移動(dòng)帶符號(hào)的整數(shù)

可以把移位運(yùn)算符應(yīng)用于帶符號(hào)和不帶符號(hào)的整型數(shù)。但是，向右移位運(yùn)算符在帶符號(hào)整數(shù)類型的操作隨系統(tǒng)的不同而不同，這取決于編譯器的實(shí)現(xiàn)。在一些情況下，向右移位運(yùn)算符會(huì)在左邊空出來的位上填充0。在其他情況下，符號(hào)位向右移動(dòng)，在左邊空出來的位上填充1。

移動(dòng)符號(hào)位的原因是為了保持向右移位和除法運(yùn)算的一致性。可以用char類型的變量來說明這一點(diǎn)，解釋其工作原理。假定把value定義為char類型，其初始值為–104(十進(jìn)制)：

signed char value=–104;

其二進(jìn)制表示為10011000。使用下面的操作把它向右移動(dòng)兩位：

value >>= 2; //Result 11100110

注釋中顯示了其二進(jìn)制結(jié)果。右邊溢出了兩個(gè)0，因?yàn)榉?hào)位是1，就在左邊空出來的位上填充1。該結(jié)果的十進(jìn)制表示是–26，這正好是value的值除以4的結(jié)果。當(dāng)然，對(duì)于不帶符號(hào)的整數(shù)類型的操作，符號(hào)位不移動(dòng)，在左邊空出來的位上填充0。

前面說過，在向右移位負(fù)整數(shù)時(shí)，其操作是已定義好的，所以實(shí)現(xiàn)該操作時(shí)不一定要依賴它。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，使用這些運(yùn)算符是為了進(jìn)行按位操作，此時(shí)維護(hù)位模式的完整性是非常重要的。所以，應(yīng)總是使用不帶符號(hào)的整數(shù)，以確保避免高階位的移位。

3.3.2 位模式下的邏輯運(yùn)算

修改整數(shù)值中的位時(shí)，可以使用4個(gè)按位運(yùn)算符，如表3-1所示。

表3-1 按位運(yùn)算符

 

表3-1中的運(yùn)算符按照其優(yōu)先級(jí)排列，在這個(gè)集合中，按位求反運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)最高，按位或運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)最低。在附錄D的運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)表中，按位移動(dòng)運(yùn)算符<<和>>具有相同的優(yōu)先級(jí)，它們位于～運(yùn)算符的下面，&運(yùn)算符的上面。

如果以前沒有見過這些運(yùn)算符，就會(huì)問“這非常有趣，但這是為什么？”。下面就將它們用于實(shí)踐。

1. 使用按位與運(yùn)算符

按位與運(yùn)算符一般用于選擇整數(shù)值中特定的一個(gè)位或一組位。為了說明這句話的含義，下面再次使用本節(jié)開頭的例子，利用一個(gè)16位整數(shù)存儲(chǔ)字體的特性。

假定聲明并初始化一個(gè)變量，指定一種12磅字號(hào)、斜體、樣式為6的字體。實(shí)際上，就是圖3-1中的字體。樣式的二進(jìn)制值是00000110，斜體位 是1，黑體位是0，字號(hào)是01100。還有一個(gè)沒有使用的位，需要把font變量的值初始化為二進(jìn)制數(shù)0000 0110 0100 1100。

由于4位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)于一個(gè)16進(jìn)制數(shù)，因此最簡單的方法是以十六進(jìn)制方式指定初 始值：

unsigned short font=0x064C; // Style 6, italic, 12 point

注釋：

在建立像這樣的位模式時(shí)，十六進(jìn)制表示法要比十進(jìn)制表示法更合適。

要使用字號(hào)，需要從font變量中提取它，這可以使用按位與運(yùn)算符來實(shí)現(xiàn)。只有當(dāng)兩個(gè)位都是1時(shí)，按位與運(yùn)算符才會(huì)產(chǎn)生1，所以可以定義一個(gè)值，在 將定義字號(hào)的位和font執(zhí)行按位與操作時(shí)選擇該位。為此，只需定義一個(gè)值，該值在我們感興趣的位上包含1，在其他位上包含0。這種值稱為掩碼，用下面的 語句定義它：

unsigned short size_mask=0x1F; //Mask is 0000 0000 0001 1111

//to select size

font變量的5個(gè)低位表示其字號(hào)，把這些位設(shè)置為1，剩余的位設(shè)置為0，這樣它們就會(huì)被舍棄(二進(jìn)制數(shù)0000 0000 0001 1111可轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)1F)。

現(xiàn)在可以用下面的語句提取font中的字號(hào)了：

unsigned short size=font & size_mask;

在&操作中，當(dāng)兩個(gè)對(duì)應(yīng)的位是1時(shí)，結(jié)果位就是1。任何其他組合起來的結(jié)果就是0。因此組合起來的值如下：

font 0000 0110 0100 1100

size_mask 0000 0000 0001 1111

font & size_mask 0000 0000 0000 1100

把二進(jìn)制值分解為4位一組的形式并不是很重要，這只是易于表示對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)，看出其中有多少位。掩碼的作用是把最右邊的5位分隔出來，這5位表示點(diǎn)數(shù)(即字號(hào))。

可以使用同樣的方法選擇字體的樣式，只是還需要使用按位移動(dòng)運(yùn)算符把樣式值向右移動(dòng)。可以用下面的語句定義一個(gè)掩碼，選擇左邊的8位，如下所示：

unsigned short style_mask=0xFF00; //Mask is 1111 1111 0000 0000

//for style

用下面的語句獲取樣式值：

unsigned short style＝(font & style_mask) >> 8; //Extract the style

該語句的結(jié)果如下：

font 0000 0110 0100 1100

style_mask 1111 1111 0000 0000

font & style_mask 0000 0110 0000 0000

(font & style_mask) >> 8 0000 0000 0000 0110

為表示斜體和黑體的位定義掩碼，并把相應(yīng)的位設(shè)置為1，就很容易把它們分隔出來。當(dāng)然，還需要一種方式來測(cè)試得到的位，這部分內(nèi)容詳見第4章。

按位與運(yùn)算符的另一個(gè)用途是關(guān)閉位。前面介紹的是掩碼中為0的位在結(jié)果中也將輸出0。例如，為了關(guān)閉表示斜體的位，其他的位不變，只需定義一個(gè)掩 碼，使該掩碼中的斜體位為0，其他位為1，再對(duì)font變量和該掩碼進(jìn)行按位與操作即可。實(shí)現(xiàn)此操作的代碼將在按位或運(yùn)算符一節(jié)中介紹。

2. 使用按位或運(yùn)算符

可以使用按位或運(yùn)算符設(shè)置一個(gè)或多個(gè)位。繼續(xù)操作前面的font變量，現(xiàn)在需要設(shè)置斜體和黑體位。用下面的語句可以定義掩碼，選擇這些位：

unsigned short italic=0x40U; //Seventh bit from the right

unsigned short bold=0x20U; //Sixth bit from the right

用下面的語句設(shè)置黑體位：

font |= bold; // Set bold

位的組合如下：

font 0000 0110 0100 1100

bold 0000 0000 0010 0000

font | bold 0000 0110 0110 1100

現(xiàn)在，font變量指定它表示的字體是黑體和斜體。注意這個(gè)操作會(huì)設(shè)置位，而不考慮以前的狀態(tài)。如果以前位的狀態(tài)是開，則現(xiàn)在仍保持開的狀態(tài)。

也可以對(duì)掩碼執(zhí)行按位或操作，設(shè)置多個(gè)位。下面的語句就同時(shí)設(shè)置了黑體和斜體：

font |= bold | italic; //Set bold and italic

該語言很容易讓人選擇錯(cuò)誤的運(yùn)算符。“設(shè)置斜體和黑體”很容易讓人覺得應(yīng)使用&運(yùn)算符，而這是錯(cuò)誤的。對(duì)兩個(gè)掩碼執(zhí)行按位與操作會(huì)得到一個(gè)所有位都是0的值，這不會(huì)改變字體的任何屬性。

如上一節(jié)最后所述，可以使用&運(yùn)算符關(guān)閉位。也就是定義一個(gè)掩碼，把其中要關(guān)閉的位設(shè)置為0，其他位設(shè)置為1。但如何指定這樣的掩碼？如果 要顯式指定它，就需要知道變量中有多少個(gè)字節(jié)，如果希望程序可以任何方式移植，這就不很方便。可是，在通常用于打開位的掩碼上使用按位求反運(yùn)算符，就可以 得到這樣的掩碼。在bold掩碼上關(guān)閉黑體位，就可以得到該掩碼：

bold 0000 0000 0010 0000

~bold 1111 1111 1101 1111

按位求反運(yùn)算符的作用是反轉(zhuǎn)原數(shù)值中的每一位，使0變成1，1變成0。無論bold變量占用2個(gè)字節(jié)、4個(gè)字節(jié)還是8個(gè)字節(jié)，這都會(huì)生成我們期望的結(jié)果。

提示：

按位求反運(yùn)算符有時(shí)稱為NOT運(yùn)算符，因?yàn)閷?duì)于它操作的每個(gè)位，都會(huì)得到跟開始不同的值。

因此，在關(guān)閉黑體位時(shí)，只需對(duì)掩碼bold的反碼和font變量執(zhí)行按位與操作，可用的語句如下所示：

font &= ~bold; //Turn bold off

還可以使用&運(yùn)算符把幾個(gè)掩碼組合起來，再對(duì)結(jié)果跟要修改的變量執(zhí)行按位與操作，將多個(gè)位設(shè)置為0。例如：

font &= ~bold & ~italic; //Turn bold and italic off

這個(gè)語句把font變量中的斜體和黑體位設(shè)置為0。注意這里不需要括號(hào)，因?yàn)閪運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)高于&運(yùn)算符。但是，如果不清楚運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)，就應(yīng)加上括號(hào)，表示希望執(zhí)行的操作。這肯定是無害的，在需要括號(hào)時(shí)還可以正常發(fā)揮作用。

3. 使用按位異或運(yùn)算符

按位異或運(yùn)算符的使用頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于&和 | 運(yùn)算符，有關(guān)它的使用例子也比較少。但它的一個(gè)重要應(yīng)用是圖形編程。在屏幕中創(chuàng)建動(dòng)畫的一種方式是繪制一個(gè)對(duì)象，刪除它，再在一個(gè)新位置重新繪制。如果要 求動(dòng)畫很平滑，這個(gè)過程就需要重復(fù)得很快，其中刪除是一個(gè)重要的部分。我們并不想刪除和重新繪制整個(gè)屏幕，因?yàn)檫@非常費(fèi)時(shí)，屏幕也會(huì)出現(xiàn)閃爍。最理想的 是，只刪除屏幕上要移動(dòng)的對(duì)象。使用所謂的異或模式就可以做到這一點(diǎn)，得到非常平滑的 動(dòng)畫。

異或模式的理念是，在屏幕上用給定的顏色繪制對(duì)象，如果接著用背景色重新繪制它，它就會(huì)消失。如圖3-3所示。

圖3-3 用異或模式繪圖

以異或模式在屏幕上繪制對(duì)象時(shí)，每次繪制對(duì)象的顏色會(huì)自動(dòng)在為對(duì)象所選的顏色和背景色之間來回變化。得到這一效果的關(guān)鍵是使用按位異或運(yùn)算符快速而 自動(dòng)地改變顏色。它使用異或運(yùn)算符的一個(gè)特性，即如果對(duì)兩個(gè)值進(jìn)行異或操作，再對(duì)所得的結(jié)果和一個(gè)原始值執(zhí)行異或操作，就會(huì)得到另一個(gè)值。這聽起來很復(fù) 雜，下面就用一個(gè)例子來說明。

假定要在前景色(這里使用紅色)和背景色(白色)之間來回切換。顏色通常用3個(gè)8位值來表示，分別對(duì)應(yīng)于紅、藍(lán)、綠的亮度，存儲(chǔ)在一個(gè)4字節(jié)的整數(shù) 中。通過改變顏色中的紅、藍(lán)和綠的比例，就可以獲得大約1600萬種不同的顏色，包括從白色到黑色之間的所有顏色。純紅色是0xFF0000，這時(shí)紅色成 分設(shè)置為其最大值，其他兩種顏色即藍(lán)色和綠色的成分設(shè)置為0。在相同顏色模式下，綠色就是0xFF00，藍(lán)色是0xFF。在白色中，紅、藍(lán)、綠的成分具有 相同的最大值，即0xFFFFFF。

可以用下面的語句定義表示紅色和白色的變量：

unsigned long red=0XFF0000UL; //Color red

unsigned long white=0XFFFFFFUL; //Color white-RGB all maximum

接著創(chuàng)建一個(gè)掩碼，用于在紅色和白色之間來回切換，并把包含繪圖顏色的變量初始化為紅色：

unsigned long mask=red ^ white; //Mask for switching colors

unsigned long draw_color=red; //Drawing color

變量mask初始化為要切換的兩種顏色的按位異或操作結(jié)果，因此：

red 1111 1111 0000 0000 0000 0000

white 1111 1111 1111 1111 1111 1111

mask(即red ^ white) 0000 0000 1111 1111 1111 1111

如果對(duì)mask和red執(zhí)行異或操作，就會(huì)得到white，如果對(duì)mask和white執(zhí)行異或操作，就會(huì)得到red。因此，使用draw_color中的顏色繪制對(duì)象，就可以通過下面的語句切換顏色：

draw_color ^= mask; //Switch the drawing color

當(dāng)draw_color包含red時(shí)，其執(zhí)行過程如下：

draw_color 1111 1111 0000 0000 0000 0000

mask 0000 0000 1111 1111 1111 1111

draw_color ^ mask 1111 1111 1111 1111 1111 1111

顯然，draw_color的值從紅色變?yōu)榘咨Ｔ俅螆?zhí)行這個(gè)語句，就會(huì)把顏色改回為紅色：

draw_color^=mask; //Switch the drawing color

其執(zhí)行過程如下：

draw_color 1111 1111 1111 1111 1111 1111

mask 0000 0000 1111 1111 1111 1111

draw_color ^ mask 1111 1111 0000 0000 0000 0000

draw_color又變成了紅色。這個(gè)技術(shù)適用于任意兩種顏色，當(dāng)然它實(shí)際上與特定顏色沒有一點(diǎn)關(guān)系，可以把它用于切換任意一對(duì)整型數(shù)值。

程序示例3.4—— 使用按位運(yùn)算符

下面用一個(gè)例子來試驗(yàn)按位運(yùn)算符，看看它們?nèi)绾我黄鸸ぷ鳌１纠€演示了如何使用異或運(yùn)算符在兩個(gè)值之間切換，以及如何使用掩碼來選擇和設(shè)置各個(gè)位。代碼如下：

//Program 3.4 Using the bitwise operators

#include <iostream>

#include <iomanip>

using std::cout;

using std::endl;

using std::setfill;

using std::setw;

 

int main() {

unsigned long red=0xFF0000UL; //Color red

unsigned long white=0xFFFFFFUL; //Color white - RGB all maximum

 

cout << std::hex; //Set hexadecimal output format

cout << setfill('0'); //Set fill character for output

 

cout << "\nTry out bitwise AND and OR operators.";

cout << "\nInitial value red = "<< setw(8) << red;

cout << "\nComplement ~red = "<< setw(8) <<~ red;

 

cout << "\nInitial value white = "<< setw(8) << white;

cout << "\nComplement ~ white = "<< setw(8) <<~ white;

 

cout << "\n Bitwise AND red & white = " << setw(8) << (red & white);

cout << "\n Bitwise OR red | white = " << setw(8) << (red | white);

 

cout << "\n\nNow we can try out successive exclusive OR operations.";

 

unsigned long mask=red ^ white;

 

cout << "\n mask= red ^ white = " << setw(8) << mask;

cout << "\n mask ^ red = " << setw(8) << (mask ^ red);

cout << "\n mask ^ white = " << setw(8) << (mask ^ white);

 

unsigned long flags=0xFF; //Flags variable

unsigned long bit1mask=0x1; //Selects bit 1

unsigned long bit6mask=0x20; //Selects bit 6

unsigned long bit20mask=0x80000; //Selects bit 20

 

cout << "\n\nNow use masks to select or set a particular flag bit.";

cout << "\nSelect bit 1 from flags : " << setw(8) << (flags & bit1mask);

cout << "\nSelect bit 6 from flags : " << setw(8) << (flags & bit6mask);

cout << "\nSwitch off bit 6 in flags : " << setw(8) << (flags &= ~bit6mask);

cout << "\nSwitch on bit 20 in flags : " << setw(8) << (flags |= bit20mask);

cout <<endl;

return 0;

}

該例子的輸出如下：

Try out bitwise AND and OR operators.

Initial value red = 00ff0000

Complement ~red = ff00ffff

Initial value white = 00ffffff

Complement ~ white = ff000000

Bitwise AND red & white = 00ff0000

Bitwise OR red | white = 00ffffff

 

Now we can try out successive exclusive OR operations.

mask= red ^ white =0000ffff

mask ^ red = 00ffffff

mask ^ white =00ff0000

 

Now use masks to select or set a particular flag bit.

Select bit 1 from flags : 00000001

Select bit 6 from flags : 00000020

Switch off bit 6 in flags : 000000df

Switch on bit 20 in flags : 000800df

例子的說明

本例中添加了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頭文件<iomanip>的#include指令，這個(gè)頭文件在第2章介紹過，因?yàn)榇a將使用操縱程序控制輸出的格式。首先，定義兩個(gè)整數(shù)變量，它們包含的值表示要用于后續(xù)按位運(yùn)算的顏色：

unsigned long red=0xFF0000UL; //Color red

unsigned long white=0xFFFFFFUL; //Color white - RGB all maximum

為了把數(shù)據(jù)顯示為十六進(jìn)制值，可用下面的語句指定：

cout << std::hex; //Set hexadecimal output format

其中hex是一個(gè)操縱程序，它把整數(shù)值的輸出表示為十六進(jìn)制。注意，這是模式化的，該程序以后在標(biāo)準(zhǔn)輸出流中的所有整數(shù)輸出都采用十六進(jìn)制格式。不需要把hex發(fā)送給輸出流cout。如果需要，可以用下面的語句把輸出格式改回為十進(jìn)制：

cout << std::dec; //Set decimal output format

這個(gè)語句使用dec操縱程序，把整數(shù)輸出重新設(shè)置為默認(rèn)的十進(jìn)制表示。注意，把輸出格式設(shè)置為十六進(jìn)制，僅影響整數(shù)值。浮點(diǎn)數(shù)值會(huì)繼續(xù)顯示為一般的十進(jìn)制。

如果在輸出整數(shù)時(shí)加上前導(dǎo)0，就會(huì)使結(jié)果更清晰易懂。用下面的語句設(shè)置這種模式：

cout << setfill('0'); //Set fill character for output

其中setfill()是一個(gè)操縱程序，它把填充字符設(shè)置為括號(hào)中的字符。這也是模式化的，這樣，以后的所有整數(shù)輸出都會(huì)在需要時(shí)使用這個(gè)填充字符。它對(duì)十進(jìn)制和十六進(jìn)制輸出都起作用。如果要用星號(hào)代替該填充字符，則可以使用下面的語句：

cout << setfill('*'); //Set fill character for output

要把填充字符設(shè)置回原來的默認(rèn)值，只需在括號(hào)中使用空格：

cout << setfill(' '); //Set fill character for output

下面的語句顯示red的值及其反碼：

cout << "\nInitial value red = "<< setw(8) << red;

cout << "\nComplement ~red = "<< setw(8) <<~ red;

這里使用第2章介紹的setw()操縱程序，把輸出字段寬度設(shè)置為8。如果所有的輸出值都采用相同的字段寬度，就很容易比較它們。設(shè)置寬度不是模式化的，它只應(yīng)用于跟在字段寬度設(shè)置點(diǎn)后面的下一條語句的輸出。在red和white的輸出中，～運(yùn)算符反轉(zhuǎn)了其操作數(shù)的位。

下面的語句使用按位與以及按位或運(yùn)算符來合并red和white：

cout << "\n Bitwise AND red & white = " << setw(8) << (red & white);

cout << "\n Bitwise OR red | white = " << setw(8) << (red | white);

注意輸出中表達(dá)式的括號(hào)。它們是必需的，因?yàn)?lt;<的優(yōu)先級(jí)高于&和|。沒有括號(hào)，該語句就不會(huì)編譯。如果查看一下輸出，就會(huì)看 出它跟這里討論的相同。若對(duì)兩個(gè)值都為1的位執(zhí)行按位與操作，就會(huì)得到1，否則結(jié)果就是0。在對(duì)兩個(gè)位執(zhí)行按位或操作時(shí)，除非兩個(gè)位都是0，否則結(jié)果就是 1。

然后，創(chuàng)建一個(gè)掩碼，在通過按位異或運(yùn)算符組合兩個(gè)值時(shí)，該掩碼用于反轉(zhuǎn)red和white的值。

unsigned long mask=red ^ white;

如果查看一下mask值的輸出，就會(huì)發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)位的值不同時(shí)，對(duì)兩個(gè)位執(zhí)行異或操作的結(jié)果是1，在兩個(gè)位的值相同時(shí)，該操作的結(jié)果是0。利用異或運(yùn)算符把mask和兩個(gè)顏色值中的一個(gè)組合起來，就會(huì)得到另一個(gè)顏色值。這可以用下面的語句來說明：

cout << "\n mask ^ red = " << setw(8) << (mask ^ red);

cout << "\n mask ^ white = " << setw(8) << (mask ^ white);

最后一組語句演示了如何使用掩碼從一組標(biāo)記位中選擇一個(gè)位。選擇某個(gè)位的掩碼必須使該位的值為1，其他位的值為0。因此，從一個(gè)32位long變量中選擇第1、6和20位的掩碼定義如下：

unsigned long bit1mask=0x1; //Selects bit 1

unsigned long bit6mask=0x20; //Selects bit 6

unsigned long bit20mask=0x80000; //Selects bit 20

要從flags中選擇一個(gè)位，只需對(duì)相應(yīng)的掩碼和flages的值執(zhí)行按位與操作。例如：

cout << "\nSelect bit 6 from flags : " << setw(8) << (flags & bit6mask);

從輸出中可以看到，表達(dá)式(flags & bit6mask)的結(jié)果是只設(shè)置了第6位的整數(shù)。當(dāng)然，如果flages中的第6位為0，該表達(dá)式的結(jié)果就是0。

要關(guān)閉一個(gè)位，需要對(duì)flages變量和一個(gè)掩碼執(zhí)行按位與操作。在該掩碼中，要關(guān)閉的那個(gè)位是0，其他位是1。對(duì)掩碼和對(duì)應(yīng)的位執(zhí)行按位求反操作，也可以關(guān)閉該位。bit6mask就是這樣的一個(gè)掩碼。下面的語句把flags中的第6位關(guān)閉，并顯示結(jié)果：

cout << "\nSwitch off bit 6 in flags : " << setw(8) << (flags &= ~bit6mask);

當(dāng)然，如果第6位已經(jīng)是0，該位就保持不變。要打開一個(gè)位，只需對(duì)flages和一個(gè)掩碼執(zhí)行按位或操作，在該掩碼中，要打開的那個(gè)位是1：

cout << "\nSwitch on bit 20 in flags : " << setw(8) << (flags |= bit20mask);

這個(gè)語句把flags中的第20位設(shè)置為1，并顯示結(jié)果。如果這個(gè)位已經(jīng)是1，該位將保持不變。

4. 輸出操縱程序

把第2章介紹的也算在內(nèi)，到目前為止我們已介紹了5個(gè)模式化輸出操縱程序，它們都是在<iostream>頭文件中定義 的：scientific、fixed、dec、hex和oct。表3-2列出所有的其他相似的操縱程序。目前不介紹后兩項(xiàng)中的bool值，它將在第4章 討論。

表3-2 輸出操縱程序

可以一次設(shè)置多種模式，方法是在流中插入多個(gè)操縱程序。例如，如果要把整型數(shù)據(jù)輸出為十六進(jìn)制值，且在輸出字段中左對(duì)齊，就可以使用下面的語句：

std::cout << std::hex << std::left << value;

這個(gè)語句會(huì)把value(以及程序中后續(xù)的所有整數(shù)，除非改變了設(shè)置)輸出為左對(duì)齊的十六進(jìn)制數(shù)值。

表3-3列出了需要提供參數(shù)值的輸出操縱程序。

表3-3 需要參數(shù)的輸出操縱程序