计算机科学中,基础运算运算都来自于二进制中的位运算。其中不免提到加法器,维基百科是这么定义的

在电子学中,加法器(英语:adder)是一种用于执行加法运算的数字电路部件,是构成电子计算机核心微处理器中算术逻辑单元的基础。在这些电子系统中,加法器主要负责计算地址、索引等数据。除此之外,加法器也是其他一些硬件,例如二进制数的乘法器的重要组成部分。
尽管可以为不同计数系统设计专门的加法器,但是由于数字电路通常以二进制为基础,因此二进制加法器在实际应用中最为普遍。在数字电路中,二进制数的减法可以通过加一个负数来间接完成。为了使负数的计算能够直接用加法器来完成,计算中的负数可以使用二补数(补码)来表示,具体的细节可以参考数字电路相关的书籍

对两个二进制数做相加,有以下规律

二进制加法

x y 进位
0 0 0 0
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 0 1

假设 x + y 相加用代码表示,那么就需要一个 sum 和 carry 分别表示和与进位。不过这个还不足够表示两个数相加。

仔细观察可以发现 x + y 的 sum 和 carry 其实分别是异或^和与&运算。如下:

异或

x y ^
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0

x y &
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
1
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// 二进制实现加法
int add(int a, int b) {
  int sum = a;
  int carry = b;
  while(carry != 0 ) {
    int tmps = sum;

    sum = tmps ^ carry;
    carry = (tmps & carry) << 1;
  }
  return sum;
}