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C++ 之字节取反

news 来源：原创 2025/6/13 21:04:07

1. 对字节进行取反

如果你想对一个字节的所有位进行取反（即每个位从0变为1，或从1变为0），可以使用位运算符~。

例如，如果你有一个十六进制数0x6C（在C++中可以直接写作0x6C），你可以这样取反：
#include <iostream>
#include <bitset> // 用于打印二进制表示
 
int main() {
    unsigned char ten = 0x02;
    unsigned char byte = 0x6C; // 初始值为0x6C
    byte = ~byte; // 对byte的所有位进行取反
    std::cout << "ten: " << std::hex << static_cast<int>(ten) << " (" << std::bitset<8>(ten) << ")" << std::endl;
    std::cout << "Original: " << std::hex << static_cast<int>(byte) << " (" << std::bitset<8>(byte) << ")" << std::endl; // 打印原始值和二进制表示
    std::cout << "Inverted: " << std::hex << static_cast<int>(~byte) << " (" << std::bitset<8>(~byte) << ")" << std::endl; // 再次对结果取反以恢复原始值，并打印二进制表示

    unsigned char temp = ten & byte;
    std::cout << "temp: " << std::hex << static_cast<int>(temp) << " (" << std::bitset<8>(temp) << ")" << std::endl;
    return 0;
}
输出结果：
ten: 2 (00000010)
Original: 93 (10010011)
Inverted: ffffff6c (01101100)
temp: 2 (00000010)
    unsigned char temp = ten & ~0x6C;
    std::cout << "temp1: " << std::hex << static_cast<int>(temp) << " (" << std::bitset<8>(temp) << ")" << std::endl;

   输出：
    ten: 2 (00000010)
    Original: 93 (10010011)
    Inverted: ffffff6c (01101100)
    temp1: 2 (00000010)
当你再次对取反的结果使用~操作符时，你将得到原始值。这是因为~操作符会将所有位取反。例如，对于0x6C，其取反结果为0xFFFFFF93（如果byte是unsigned char类型的话，实际上只有最低8位有意义，其余高位将被忽略），再次取反则为原始值。如果你想要看到完整的8位二进制表示，可以使用上面代码中的方法通过std::bitset<8>来打印。

注意：

使用~操作符时，确保你了解其对数据类型的影响，特别是对于无符号整型和有符号整型。在无符号整型中，所有位都被取反。而在有符号整型中，最高位（符号位）也被取反，这可能会导致数值的符号改变（从正变负或从负变正），除非你明确知道你在做什么。对于有符号整型，通常的做法是先将其转换为无符号类型再进行操作。

在上面的示例中，我使用了static_cast<int>来确保在打印时能够正确显示数值，因为直接打印无符号字符可能会导致一些混淆或错误的结果。对于演示目的，我使用了这种方式。但在实际编程中，通常不需要这样做，除非你需要查看具体的数值。直接使用无符号字符类型进行计算和操作通常是更安全的。