Полное руководство. С# 4.0

Шилдт Герберт

Возможностью проверять состояние отдельных двоичных разрядов с помощью по разрядного оператора & можно воспользоваться для написания программы, в которой отдельные двоичные разряды проверяемого значения типа byte приводятся в двоич ной форме. Ниже показан один из способов написания такой программы. // Показать биты, составляющие байт. using System; class ShowBits { static void Main { int t; byte val; val = 123; for (t=l28; t > 0; t = t/2) { if((val & t) != 0) Console.Write("1 "); if((val & t) == 0) Console.Write("0 "); } } }

Выполнение этой программы дает следующий результат. 0 1 1 1 1 0 1 1

В цикле for из приведенной выше программы каждый бит значения переменной val

проверяется с помощью поразрядного оператора И, чтобы выяснить, установлен ли этот бит или сброшен. Если он установлен, то выводится цифра 1, а если сброшен, то выводится цифра 0.

Поразрядный оператор ИЛИ может быть использован для установки отдельных дво ичных разрядов. Если в 1 установлен какой-нибудь бит в любом из операндов этого опе ратора, то в 1 будет установлен и соответствующий бит в другом операнде. Например: 1101 0011 1010 1010 | __________ 1111 1011

Используя поразрядный оператор ИЛИ, можно без особого труда превратить упо минавшийся выше пример программы, преобразующей нечетные числа в четные, в приведенный ниже обратный пример, где четные числа преобразуются в нечетные. // Применить поразрядный оператор ИЛИ, чтобы сделать число нечетным. using System; class MakeOdd { static void Main { ushort num; ushort i; for(i = 1; i <= 10; i++) { num = i; Console.WriteLine("num: " + num); num = (ushort) (num | 1); Console.WriteLine("num после установки младшего разряда: " + num + "\n"); } } }

Результат выполнения этой программы выглядит следующим образом. num: 1 num после установки младшего разряда: 1 num: 2 num после установки младшего разряда: 3 num: 3 num после установки младшего разряда: 3 num: 4 num после установки младшего разряда: 5 num: 5 num после установки младшего разряда: 5 num: 6 num после установки младшего разряда: 7 num: 7 num после установки младшего разряда: 7 num: 8 num после установки младшего разряда: 9 num: 9 num после установки младшего разряда: 9 num: 10 num после установки младшего разряда: 11

В приведенной выше программе выполняется поразрядная операция ИЛИ над каждым числовым значением переменной num и 1, поскольку 1 дает двоичное значе ние, в котором установлен младший разряд. В результате поразрядной операции ИЛИ над 1 и любым другим значением младший разряд последнего устанавливается, тогда как все остальные разряды остаются без изменения. Таким образом, результирующее числовое значение получается нечетным, если исходное значение было четным.

Поразрядный оператор исключающее ИЛИ устанавливает двоичный разряд опе ранда в том и только в том случае, если двоичные разряды сравниваемых операндов оказываются разными, как в приведенном ниже примере. 0111 1111 1011 1001 ^ __________ 1100 0110

У поразрядного оператора исключающее ИЛИ имеется одно интересное свойство, которое оказывается полезным в самых разных ситуациях. Так, если выполнить снача ла поразрядную операцию исключающее ИЛИ одного значения X с другим значением Y, а затем такую же операцию над результатом предыдущей операции и значением Y, то вновь получится первоначальное значение X. Это означает, что в приведенном ниже фрагменте кода R1 = X ^ Y; R2 = R1 ^ Y;

значение переменной R2 оказывается в итоге таким же, как и значение переменной X. Следовательно, в результате двух последовательно выполняемых поразрядных опера ций исключающее ИЛИ, в которых используется одно и то же значение, подучается первоначальное значение. Этим свойством данной операции можно воспользоваться для написания простой программы шифрования, в которой некоторое целое значение служит в качестве ключа для кодирования и декодирования сообщения с помощью операции исключающее ИЛИ над символами этого сообщения. В первый раз опера ция исключающее

ИЛИ выполняется для кодирования открытого текста в зашифро ванный, а второй раз — для декодирования зашифрованного текста в открытый. Разу меется, такое шифрование не представляет никакой практической ценности, посколь ку оно может быть легко разгадано. Тем не менее оно служит интересным примером для демонстрации результатов применения поразрядных операторов исключающее ИЛИ, как в приведенной ниже программе. // Продемонстрировать применение поразрядного оператора исключающее ИЛИ. using System; class Encode { static void Main { char ch1 = 'H'; char ch2 = 'i'; char ch3 = '!'; int key = 88; Console.WriteLine("Исходное сообщение: " + ch1 + ch2 + ch3); // Зашифровать сообщение. ch1 = (char) (ch1 ^ key); ch2 = (char) (ch2 ^ key); ch3 = (char) (ch3 ^ key); Console.WriteLine("Зашифрованное сообщение: " + ch1 + ch2 + ch3); // Расшифровать сообщение. ch1 = (char) (ch1 ^ key); ch2 = (char) (ch2 ^ key); ch3 = (char) (ch3 ^ key); Console.WriteLine("Расшифрованное сообщение: " + ch1 + ch2 + ch3); } }

Ниже приведен результат выполнения этой программы. Исходное сообщение: Hi! Зашифрованное сообщение: 1y Расшифрованное сообщение: Hi!

Как видите, в результате выполнения двух последовательностей поразрядных опе раций исключающее ИЛИ получается расшифрованное сообщение. (Еще раз напом ним, что такое шифрование не имеет никакой практической ценности, поскольку оно, в сущности, ненадежно.)

Поразрядный унарный оператор НЕ (или оператор дополнения до 1) изменяет на обратное состояние всех двоичных разрядов операнда. Так, если некоторое целое зна чение А имеет комбинацию двоичных разрядов 1001 0110, то в результате поразрядной операции ~А получается значение с комбинацией двоичных разрядов 0110 1001.

В следующем примере программы демонстрируется применение поразрядного оператора НЕ с выводом некоторого числа и его дополнения до 1 в двоичном коде. // Продемонстрировать применение поразрядного унарного оператора НЕ. using System; class NotDemo { static void Main { sbyte b = -34; for(int t=128; t > 0; t = t/2) { if((b & t) != 0) Console.Write("1 "); if((b & t) == 0) Console.Write("0 "); } Console.WriteLine; // обратить все биты b = (sbyte) ~b; for(int t=128; t > 0; t = t/2) { if((b & t) != 0) Console.Write("1 "); if((b & t) == 0) Console.Write("0 "); } } }

Результат выполнения этой программы приведен ниже. 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 Операторы сдвига

В C# имеется возможность сдвигать двоичные разряды, составляющие целое зна чение, влево или вправо на заданную величину. Для этой цели в C# определены два приведенных ниже оператора сдвига двоичных разрядов. << Сдвиг влево >> Сдвиг вправо

Ниже приведена общая форма для этих операторов: значение << число_битов значение >> число_битов

где число_битов — это число двоичных разрядов, на которое сдвигается указанное значение.

При сдвиге влево все двоичные разряды в указываемом значении сдвигаются на одну позицию влево, а младший разряд сбрасывается в нуль. При сдвиге вправо все двоичные разряды в указываемом значении сдвигаются на одну позицию вправо. Если вправо сдвигается целое значение без знака, то старший разряд сбрасывается в нуль. А если вправо сдвигается целое значение со знаком, то разряд знака сохраняется. На помним, что для представления отрицательных чисел старший разряд целого числа устанавливается в 1. Так, если сдвигаемое значение является отрицательным, то при каждом сдвиге вправо старший разряд числа устанавливается в 1. А если сдвигаемое значение является положительным, то при каждом сдвиге вправо старший разряд чис ла сбрасывается в нуль.