请问这个旋转二进制字符串的代码怎么看呀

Question

请问这个旋转二进制字符串的代码怎么看呀，其中的与或运算具体有什么作用？

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

这段代码展示了如何在C语言中实现对一个unsigned char类型的值进行左旋(ROL)和右旋(ROR)操作。下面将详细解释代码的工作原理和其中涉及的位运算。

左旋（ROL）函数解析

左旋操作是将二进制数中的所有位向左移动一位，最高位被移出后会重新填入最低位，从而形成循环的效果。

函数定义

unsigned char rol(unsigned char val)

函数体分析

1. 检测最高位状态:

   if (val & 0x80) // 0x80是最高位（第8位）的掩码
       highbit = 1;
   else
       highbit = 0;
   

   这里使用按位与运算&检查val的最高位是否为1。0x80即128，在二进制表示中是10000000，刚好对应于unsigned char类型值的最高位。若val的最高位为1，则highbit设为1；否则设为0。

2. 左移操作:

   val <<= 1;
   

   将val的所有位向左移动一位，此时最高位丢失，最低位变为0。

3. 将最高位旋转到最低位:

   val |= highbit;
   

   使用按位或运算|将之前保存的最高位highbit添加回val的最低位，完成左旋操作。

右旋（ROR）函数解析

右旋操作是将二进制数中的所有位向右移动一位，最低位被移出后会重新填入最高位，形成循环效果。

函数定义

unsigned char ror(unsigned char val)

函数体分析

1. 检测最低位状态:

   if (val & 1) // 检查最低位（第1位）
       lowbit = 1;
   else
       lowbit = 0;
   

   使用按位与运算&检查val的最低位是否为1。1在二进制表示中是00000001，刚好对应于unsigned char类型值的最低位。若val的最低位为1，则lowbit设为1；否则设为0。

2. 右移操作:

   val >>= 1;
   

   将val的所有位向右移动一位，此时最低位丢失，最高位变为0。

3. 将最低位旋转到最高位:

   val |= (lowbit << 7);
   

   使用按位或运算|将之前保存的最低位lowbit添加回val的最高位，通过左移7位使其处于最高位的位置，完成右旋操作。

完整代码示例

为了更好地理解这些操作，下面是一个包含测试代码的完整示例：

#include <stdio.h>

unsigned char rol(unsigned char val){
    int highbit;
    if (val & 0x80) // 检查最高位
        highbit=1;
    else
        highbit=0;
    val <<=1; // 左移
    val |= highbit; // 旋转最高位到最低位
    return val;
}

unsigned char ror (unsigned char val) {
    int lowbit;
    if(val & 1) // 检查最低位
        lowbit=1;
    else
        lowbit=0;
    val >>= 1; // 右移
    val |= (lowbit << 7); // 旋转最低位到最高位
    return val;
}

int main() {
    unsigned char test_val = 0b10101010; // 170 in decimal
    printf("Original value: %d (binary: %08b)\n", test_val, test_val);
    printf("Left rotation: %d (binary: %08b)\n", rol(test_val), rol(test_val));
    printf("Right rotation: %d (binary: %08b)\n", ror(test_val), ror(test_val));
    return 0;
}

这段代码首先定义了rol和ror函数，然后在main函数中创建了一个测试值test_val，并分别对其执行左旋和右旋操作，最后打印结果以便观察。