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這篇文章主要講解了“Golang中的位操作方法有哪些”,文中的講解內(nèi)容簡單清晰,易于學(xué)習(xí)與理解,下面請大家跟著小編的思路慢慢深入,一起來研究和學(xué)習(xí)“Golang中的位操作方法有哪些”吧!
在計(jì)算機(jī)內(nèi)存昂貴,處理能力有限的美好舊時(shí)光里,用比較黑客范的位運(yùn)算方式去處理信息是首選方式(某些情況下只能如此)。時(shí)至今日,直接使用位運(yùn)算仍然是很多計(jì)算領(lǐng)域中不可或缺的部分,例如底層系統(tǒng)編程,圖形處理,密碼學(xué)等。
Go 編程語言支持以下按位運(yùn)算符:
& bitwise AND
| bitwise OR
^ bitwise XOR
&^ AND NOT
<< left shift
>> right shift
本文的余下部分詳述了每個(gè)操作符以及它們?nèi)绾问褂玫陌咐?/p>
在 Go 中, &
運(yùn)算符在兩個(gè)整型操作數(shù)中執(zhí)行按位 AND
操作。AND
操作具有以下屬性:
Given operands a, b
AND(a, b) = 1; only if a = b = 1
else = 0
AND
運(yùn)算符具有選擇性的把整型數(shù)據(jù)的位清除為 0 的好的效果。 例如,我們可以使用 &
運(yùn)算符去清除(設(shè)置)最后 4 個(gè)最低有效位(LSB)全部為 0 。
func main() {
var x uint8 = 0xAC // x = 10101100
x = x & 0xF0 // x = 10100000
}
所有的位運(yùn)算都支持簡寫的賦值形式。 例如,前面的例子可以重寫為如下。
func main() {
var x uint8 = 0xAC // x = 10101100
x &= 0xF0 // x = 10100000
}
另外一個(gè)巧妙的技巧是:你可以用 &
操作去測試一個(gè)數(shù)字是奇數(shù)還是偶數(shù)。原因是當(dāng)一個(gè)數(shù)字的二進(jìn)制的最低位是 1 的時(shí)候,那他就是奇數(shù)。我們可以用一個(gè)數(shù)字和 1 進(jìn)行 &
操作,然后在和 1 做 AND
運(yùn)算,如果的到的結(jié)果是 1 ,那么這個(gè)原始的數(shù)字就是奇數(shù)
import (
"fmt"
"math/rand"
)
func main() {
for x := 0; x < 100; x++ {
num := rand.Int()
if num&1 == 1 {
fmt.Printf("%d is odd\n", num)
} else {
fmt.Printf("%d is even\n", num)
}
}
}
在 Playground 上運(yùn)行上面的例子
|
對其整型操作數(shù)執(zhí)行按位或
操作?;叵胍幌?code>或操作符具備以下性質(zhì):
Given operands a, b
OR(a, b) = 1; when a = 1 or b = 1
else = 0
我們可以利用按位或
操作符為給定的整數(shù)有選擇地設(shè)置單個(gè)位。例如,在如下示例中我們使用按位或
將示例數(shù)(從低位到高位(MSB))中的第 3 ,第 7 和第 8 位置為 1 。
func main() {
var a uint8 = 0
a |= 196
fmt.Printf("%b", a)
}
// 打印結(jié)果 11000100
^^ ^
練習(xí)場中可運(yùn)行范例。
在使用位掩碼技術(shù)為給定的整型數(shù)字設(shè)置任意位時(shí),或
運(yùn)算非常有用。例如,我們可以擴(kuò)展之前的程序?yàn)樽兞?a
存儲的值設(shè)置更多的位。
func main() {
var a uint8 = 0
a |= 196
a |= 3
fmt.Printf("%b", a)
}
// 打印結(jié)果 11000111
在練習(xí)場中可以運(yùn)行范例。
在前面的程序里,不僅要按位設(shè)置十進(jìn)制的 196,而且要設(shè)置低位上的十進(jìn)制 3。我們還可以繼續(xù)(或
上更多的值)設(shè)置完所有的位。
現(xiàn)在,回顧一下 AND(a, 1) = a 當(dāng)且僅當(dāng) a = 1
。 我們可以利用這個(gè)特性去查詢其設(shè)置位的值。例如,在上述代碼中 a & 196
會返回 196 是因?yàn)檫@幾位的值在 a
中確實(shí)都存在。所以我們可以結(jié)合使用 OR
和 AND
運(yùn)算的方式來分別設(shè)置和讀取某位的配置值。.
接下來的源碼片段演示了這個(gè)操作。函數(shù) procstr
會轉(zhuǎn)換字符串的內(nèi)容。它需要兩個(gè)參數(shù):第一個(gè), str
,是將要被轉(zhuǎn)換的字符串,第二個(gè), conf
,是一個(gè)使用位掩碼的方式指定多重轉(zhuǎn)換配置的整數(shù)。
const (
UPPER = 1 // 大寫字符串
LOWER = 2 // 小寫字符串
CAP = 4 // 字符串單詞首字母大寫
REV = 8 // 反轉(zhuǎn)字符串
)
func main() {
fmt.Println(procstr("HELLO PEOPLE!", LOWER|REV|CAP))
}
func procstr(str string, conf byte) string {
// 反轉(zhuǎn)字符串
rev := func(s string) string {
runes := []rune(s)
n := len(runes)
for i := 0; i < n/2; i++ {
runes[i], runes[n-1-i] = runes[n-1-i], runes[i]
}
return string(runes)
}
// 查詢配置中的位操作
if (conf & UPPER) != 0 {
str = strings.ToUpper(str)
}
if (conf & LOWER) != 0 {
str = strings.ToLower(str)
}
if (conf & CAP) != 0 {
str = strings.Title(str)
}
if (conf & REV) != 0 {
str = rev(str)
}
return str
}
在 Playground上面運(yùn)行代碼.
上面的 procstr("HELLO PEOPLE!", LOWER|REV|CAP)
方法會把字符串變成小寫,然后反轉(zhuǎn)字符串,最后把字符串里面的單詞首字母變成大寫。這個(gè)功能是通過設(shè)置 conf
里的第二,三,四位的值為 14 來完成的。然后代碼使用連續(xù)的 if 語句塊來獲取這些位操作進(jìn)行對應(yīng)的字符串轉(zhuǎn)換。
在 Go 中 按位 異或
操作是用 ^
來表示的。 異或
運(yùn)算符有如下的特點(diǎn):
Given operands a, b
XOR(a, b) = 1; only if a != b
else = 0
異或
運(yùn)算的這個(gè)特性可以用來把二進(jìn)制位的一個(gè)值變成另外一個(gè)值。舉個(gè)例子,給到一個(gè) 16 進(jìn)制的值,我們可以使用以下代碼切換前8位(從 MSB 開始)的值。
func main() {
var a uint16 = 0xCEFF
a ^= 0xFF00 // same a = a ^ 0xFF00
}
// a = 0xCEFF (11001110 11111111)
// a ^=0xFF00 (00110001 11111111)
在前面的代碼片段中,與 1 進(jìn)行異或的位被翻轉(zhuǎn)(從 0 到 1 或從 1 到 0)。異或
運(yùn)算的一個(gè)實(shí)際用途,例如,可以利用 異或
運(yùn)算去比較兩個(gè)數(shù)字的符號是否一樣。當(dāng) (a ^ b) ≥ 0
(或相反符號的 (a ^ b) < 0
)為 true
的時(shí)候,兩個(gè)整數(shù) a,b 具有相同的符號,如下面的程序所示:
func main() {
a, b := -12, 25
fmt.Println("a and b have same sign?", (a ^ b) >= 0)
}
在 Go 的 Playground運(yùn)行代碼。
當(dāng)執(zhí)行上面這個(gè)程序的時(shí)候,將會打印出:a and b have same sign? false
。在 Go Playground 上修改程序里 a ,b 的符號,以便看到不同的結(jié)果。
不像其他語言 (c/c++,Java,Python,Javascript,等), Go 沒有專門的一元取反位運(yùn)算符。取而代之的是,XOR
運(yùn)算符 ^
,也可作為一元取反運(yùn)算符作用于一個(gè)數(shù)字。對于給定位 x,在 Go 中 x = 1 ^ x 可以翻轉(zhuǎn)該位。在以下的代碼段中我們可以看到使用 ^a
獲取變量 a
的取反值的操作。
func main() {
var a byte = 0x0F
fmt.Printf("%08b\n", a)
fmt.Printf("%08b\n", ^a)
}
// 打印結(jié)果
00001111 // var a
11110000 // ^a
在練習(xí)場中可以運(yùn)行范例。
&^
操作符意為 與非
,是 與
和 非
操作符的簡寫形式,它們定義如下。
Given operands a, b
AND_NOT(a, b) = AND(a, NOT(b))
如果第二個(gè)操作數(shù)為 1 那么它則具有清除第一個(gè)操作數(shù)中的位的趣味特性。
AND_NOT(a, 1) = 0; clears a
AND_NOT(a, 0) = a;
接下來的代碼片段使用 AND NOT
操作符,將變量值1010 1011
變?yōu)?1010 0000
,清除了操作數(shù)上的低四位。
func main() {
var a byte = 0xAB
fmt.Printf("%08b\n", a)
a &^= 0x0F
fmt.Printf("%08b\n", a)
}
// 打印:
10101011
10100000
在練習(xí)場中運(yùn)行范例。
與其他 C 的衍生語言類似, Go 使用 <<
和 >>
來表示左移運(yùn)算符和右移運(yùn)算符,如下所示:
Given integer operands a and n,
a << n; shifts all bits in a to the left n times
a >> n; shifts all bits in a to the right n times
例如,在下面的代碼片段中變量 a
(00000011
)的值將會左移位運(yùn)算符分別移動(dòng)三次。每次輸出結(jié)果都是為了說明左移的目的。
func main() {
var a int8 = 3
fmt.Printf("%08b\n", a)
fmt.Printf("%08b\n", a<<1)
fmt.Printf("%08b\n", a<<2)
fmt.Printf("%08b\n", a<<3)
}
// 輸出的結(jié)果:
00000011
00000110
00001100
00011000
在 Playground 運(yùn)行代碼
注意每次移動(dòng)都會將低位右側(cè)補(bǔ)零。相對應(yīng),使用右移位操作符進(jìn)行運(yùn)算時(shí),每個(gè)位均向右方移動(dòng),空出的高位補(bǔ)零,如下示例 (有符號數(shù)除外,參考下面的算術(shù)移位注釋)。
func main() {
var a uint8 = 120
fmt.Printf("%08b\n", a)
fmt.Printf("%08b\n", a>>1)
fmt.Printf("%08b\n", a>>2)
}
// 打?。?
01111000
00111100
00011110
在 練習(xí)場中可以運(yùn)行范例。
可以利用左移和右移運(yùn)算中,每次移動(dòng)都表示一個(gè)數(shù)的 2 次冪這個(gè)特性,來作為某些乘法和除法運(yùn)算的小技巧。例如,如下代碼中,我們可以使用右移運(yùn)算將 200
(存儲在變量 a 中)除以 2 。
func main() {
a := 200
fmt.Printf("%d\n", a>>1)
}
// 打印:
100
在 練習(xí)場 中可以運(yùn)行范例。
或是通過左移 2 位,將一個(gè)數(shù)乘以4:
func main() {
a := 12
fmt.Printf("%d\n", a<<2)
}
// 打?。?
48
在 練習(xí)場 中可以運(yùn)行范例。
位移運(yùn)算符提供了有趣的方式處理二進(jìn)制值中特定位置的值。例如,下列的代碼中,|
和 <<
用于設(shè)置變量 a
的第三個(gè) bit 位。
func main() {
var a int8 = 8
fmt.Printf("%08b\n", a)
a = a | (1<<2)
fmt.Printf("%08b\n", a)
}
// prints:
00001000
00001100
可以在 練習(xí)場 中運(yùn)行代碼示例。
或者,您可以組合位移運(yùn)算符和 &
測試是否設(shè)置了第n位,如下面示例所示:
func main() {
var a int8 = 12
if a&(1<<2) != 0 {
fmt.Println("take action")
}
}
// 打印:
take action
在 練習(xí)場中運(yùn)行代碼。
使用 &^
和位移運(yùn)算符,我們可以取消設(shè)置一個(gè)值的某個(gè)位。例如,下面的示例將變量 a 的第三位置為 0 :
func main() {
var a int8 = 13
fmt.Printf("%04b\n", a)
a = a &^ (1 << 2)
fmt.Printf("%04b\n", a)
}
// 打印:
1101
1001
在 練習(xí)場 中運(yùn)行代碼。
當(dāng)要位移的值(左操作數(shù))是有符號值時(shí),Go 自動(dòng)應(yīng)用算術(shù)位移。在右移操作期間,復(fù)制(或擴(kuò)展)二進(jìn)制補(bǔ)碼符號位以填充位移的空隙。
感謝各位的閱讀,以上就是“Golang中的位操作方法有哪些”的內(nèi)容了,經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后,相信大家對Golang中的位操作方法有哪些這一問題有了更深刻的體會,具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云,小編將為大家推送更多相關(guān)知識點(diǎn)的文章,歡迎關(guān)注!
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