C#位运算实际运用

Posted 2021-11-04 zhangmumu

前言

前几天写了一篇关于c#位操作，c#位运算基本概念与计算过程
最后提到一个实际问题

• 需求：C# 用两个short，一个int32拼成一个long型
• 要求：现在有两个short和一个int，需要拼成一个long型，高16位用short，中间32位用int，最低16位用另外一个short
  https://bbs.csdn.net/topics/392202825?page=1

• 答案：((long)shortA << 48 )+ ((long)intA << 16)+ shortB=longResult

• 我提出的疑问：能不能根据longResult反推出shortA、intA、shortB

• 我当时的回答：是一个极其错误的答案，原文片段如下
  那么疑问来了可以通过longResult返推出shortA，shortB，intA。当然是不能这是直接相加。
  返回不应该用这种组合字符串的方式
  ((long)shortA << 48 ) 16位二进制0或1的字符串
  ((long)intA << 16) 32位二进制0或1的字符串
  shortB 16位二进制0或1的字符串
  将这三个字符串拼接成64位二进制字符串，再将这个64位二进制字符串转成一个long
  当然这种方式得到的结果是没毛病的，分割二进制的位数，对应去设置0或1。但是做法太草率，没有动脑筋，这种做法效率太低。
  正确的做法根据longResult算出shortA、intA、shortB也是要用位运算的。

1.为什么我要记录下来

有很多最基本的知识点，没有了解到，在遇到错误的时候，会走不少弯路，浪费很多不应该浪费的时间。说简单点，基础知识不牢固，工作效率低。
比如：一个二进制数的第一位是从左边开始算，还是从右边开始算起？
我深信读到这里的人，至少有一部分人不知道。当然，我也是属于这一部分人。（我并不想直接说出答案，可能会猜到有点人打开了百度）
为什么要记录下来？因为今天提交了一段垃圾代码关于整型合并的相互转换。领导看了，很沉默，不说话，发了篇文章给我，让我看，修改一下。其实我提交那段垃圾代码的时候心里就很没底悬得慌，感觉这样做很不合适。学而时习之，温故而知新。

2.两个short一个int如何合并一个long？

需求：
高16位用short，中间32位用int，最低16位用另外一个short。
答案：((long)shortA << 48 )+ ((long)intA << 16)+ shortB
具体的计算过程是这样的
距离shortA 是 17，intA是8，shortB是20
17是short类型 16位的二进制

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8是int类型 32位的二进制

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20是short类型 16位的二进制

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从这个三个二进制就可以得出long类型的64位二进制,long值是4785074604605460

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step1：将shortA 17的二进制左位移48位也就是这个long类型最左边16位（17一定要先转成long再左位移,一定要记住这一点）
(long)17<<48 的结果是4785074604081152 17乘以2的48次方法
2的49次方（第一个1在49位）加上2的53次方（第二个1在53位）
17的64位二进制

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向左移动48位后

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step2：8的二进制左移16位，（long）8<<16的结果是：524588
8的64位二进制

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向左移动16位后

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step3 ：
(long)17<<48 +（long)8<<16 =4785074604081152 +524588
有效位数已经占满了前48位，剩下的有效16位就是20
最终的结果就是
((long)8<<16)+((long)17<<48)+20 =4785074604605460

3.根据long如何反推出合并前的两个short和一个int

完美三部曲，干就完事了。
step1：首先要获取前16位有效值shortA
我们已经知道了longResult 4785074604605460的64位二进制

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将这个long类型往右移动48位得到的64位二进制，也就是16位有效值shortA，这个short就是17

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longResult >>48完美得到shortA的值17,右位移也就是longResult整除2的48次方
shortA =（short)(longResult<<48)

step2：然后获取中间32位intA的值，先将这个longResult右位移16位，得到后48位有效值

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现在要取的后面32位有效值才是intA的值，再将(longResult>>16)&0xFFFFFFFF，做逻辑与运算，0xFFFFFFFF（4294967295）的64位二进制全部都是1

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与运算的规则1&1=1 、1&0=0、0&0=0，所以对后48位有效值做完逻辑与运算，就得到有效32位的intA

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intA=(int)((longResult>>16)&0xFFFFFFFF)
intA的最终结果就是8

step3：最后获取最右边16位的shortB（将前面48位都变成0），只需要做一次与运算就可以，longResult做与运算的对象是0xFFFF（65535），有效16位全部都是1，二进制如下

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longResult&0xFFFF的最终结果就是20

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shortB=(short)(longResult&0xFFFF)=20；

4.总结

高16位用short，中间32位用int，最低16位用另外一个short。

longResult=((long)shortA << 48 )+ ((long)intA << 16)+ shortB

根据longResult获取前16位shortA，中间32位intA，后16位shortB

shortA=(short)(longResult>>48)
intA=(int)((longResult>>16)&0xFFFFFFFF)
shortB=(short)(longResult&0xFFFF)

那么
想用一个byte存两个数，如何相互转换？
如何获取和设置一个int的二进制位？
知道计算过程和位运算的基本概念，这些问题就非常简单，会者不难，难者不会。