在計算機內(nèi)存昂貴，處理能力有限的美好舊時光里，用比較黑客范的位運算方式去處理信息是首選方式（某些情況下只能如此）。時至今日，直接使用位運算仍然是很多計算領域中不可或缺的部分，例如底層系統(tǒng)編程，圖形處理，密碼學等。
Go 編程語言支持以下按位運算符：
(相關資料圖)
& bitwise AND | bitwise OR ^ bitwise XOR&^ AND NOT<< left shift>> right shift
本文的余下部分詳述了每個操作符以及它們?nèi)绾问褂玫陌咐?/p>
在 Go 中， &運算符在兩個整型操作數(shù)中執(zhí)行按位 AND操作。AND操作具有以下屬性:
Given operands a, bAND(a, b) = 1; only if a = b = 1 else = 0
AND運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 &運算符去清除（設置）最后 4 個最低有效位（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}另外一個巧妙的技巧是：你可以用 &操作去測試一個數(shù)字是奇數(shù)還是偶數(shù)。原因是當一個數(shù)字的二進制的最低位是 1 的時候，那他就是奇數(shù)。我們可以用一個數(shù)字和 1 進行 &操作，然后在和 1 做 AND運算，如果的到的結(jié)果是 1 ，那么這個原始的數(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 上運行上面的例子
|對其整型操作數(shù)執(zhí)行按位或操作。回想一下或操作符具備以下性質(zhì)：
Given operands a, bOR(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)有選擇地設置單個位。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 ^^ ^練習場中可運行范例。
在使用位掩碼技術為給定的整型數(shù)字設置任意位時，或運算非常有用。例如，我們可以擴展之前的程序為變量 a存儲的值設置更多的位。
func main() { var a uint8 = 0 a |= 196 a |= 3 fmt.Printf("%b", a)}// 打印結(jié)果 11000111在練習場中可以運行范例。
在前面的程序里，不僅要按位設置十進制的 196，而且要設置低位上的十進制 3。我們還可以繼續(xù)（或上更多的值）設置完所有的位。
現(xiàn)在，回顧一下 AND(a, 1) = a 當且僅當 a = 1。 我們可以利用這個特性去查詢其設置位的值。例如，在上述代碼中 a & 196會返回 196 是因為這幾位的值在 a中確實都存在。所以我們可以結(jié)合使用 OR和 AND運算的方式來分別設置和讀取某位的配置值。.
接下來的源碼片段演示了這個操作。函數(shù) procstr會轉(zhuǎn)換字符串的內(nèi)容。它需要兩個參數(shù)：第一個， str，是將要被轉(zhuǎn)換的字符串，第二個， conf，是一個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。這個功能是通過設置 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行對應的字符串轉(zhuǎn)換。
在 Go 中 按位 異或操作是用 ^來表示的。 異或運算符有如下的特點：
Given operands a, bXOR(a, b) = 1; only if a != b else = 0
異或運算的這個特性可以用來把二進制位的一個值變成另外一個值。舉個例子,給到一個 16 進制的值，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 進行異或的位被翻轉(zhuǎn)（從 0 到 1 或從 1 到 0）。異或運算的一個實際用途，例如，可以利用 異或運算去比較兩個數(shù)字的符號是否一樣。當 (a ^ b) ≥ 0（或相反符號的 (a ^ b) < 0）為 true的時候,兩個整數(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運行代碼。
當執(zhí)行上面這個程序的時候，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算符。取而代之的是，XOR運算符 ^，也可作為一元取反運算符作用于一個數(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 a11110000 // ^a在練習場中可以運行范例。
&^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, bAND_NOT(a, b) = AND(a, NOT(b))
如果第二個操作數(shù)為 1 那么它則具有清除第一個操作數(shù)中的位的趣味特性。
AND_NOT(a, 1) = 0; clears aAND_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?。?010101110100000在練習場中運行范例。
與其他 C 的衍生語言類似， Go 使用 <<和 >>來表示左移運算符和右移運算符，如下所示：
Given integer operands a and n,a << n; shifts all bits in a to the left n timesa >> 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）的值將會左移位運算符分別移動三次。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:00000011000001100000110000011000在 Playground 運行代碼
注意每次移動都會將低位右側(cè)補零。相對應，使用右移位操作符進行運算時，每個位均向右方移動，空出的高位補零，如下示例 （有符號數(shù)除外，參考下面的算術移位注釋）。
func main() { var a uint8 = 120 fmt.Printf("%08b\n", a) fmt.Printf("%08b\n", a>>1) fmt.Printf("%08b\n", a>>2)}// 打?。?11110000011110000011110在 練習場中可以運行范例。
可以利用左移和右移運算中，每次移動都表示一個數(shù)的 2 次冪這個特性，來作為某些乘法和除法運算的小技巧。例如，如下代碼中，我們可以使用右移運算將 200（存儲在變量 a 中）除以 2 。
func main() { a := 200 fmt.Printf("%d\n", a>>1)}// 打?。?00在 練習場 中可以運行范例。
或是通過左移 2 位，將一個數(shù)乘以4：
func main() { a := 12 fmt.Printf("%d\n", a<<2)}// 打?。?8在 練習場 中可以運行范例。
位移運算符提供了有趣的方式處理二進制值中特定位置的值。例如，下列的代碼中，|和 <<用于設置變量 a的第三個 bit 位。
func main() { var a int8 = 8 fmt.Printf("%08b\n", a) a = a | (1<<2) fmt.Printf("%08b\n", a)}// prints:0000100000001100可以在 練習場 中運行代碼示例。
或者，您可以組合位移運算符和 &測試是否設置了第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 練習場中運行代碼。
使用 &^和位移運算符，我們可以取消設置一個值的某個位。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:11011001在 練習場 中運行代碼。
當要位移的值（左操作數(shù)）是有符號值時，Go 自動應用算術位移。在右移操作期間，復制（或擴展）二進制補碼符號位以填充位移的空隙。
與其它現(xiàn)代運算符一樣，Go 支持所有二進制位操作運算符。這篇文章僅僅提供了可以用這些操作符完成的各種黑科技示例。你可以在網(wǎng)絡上找到很多文章，特別是 Sean Eron Anderson 寫的 Bit Twiddling Hacks 。
關注 Vladim @vladimirvivien 的 Twitter。
如果你正在學習 Go，閱讀 Vladimir Vivien 關于 Go 的書，名為 Learning Go Programming 。
這篇文章開始由作者 Vladimir Vivien 發(fā)布在 Medium 上，名為 Bit Hacking with Go。
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以上就是淺析Golang中的的位操作（按位運算符）的詳細內(nèi)容，更多請關注php中文網(wǎng)其它相關文章！
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