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：
(相關(guān)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(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, bAND(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, 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(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, bXOR(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 a11110000 // ^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, bAND_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 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(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 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(yùn)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(yùn)行代碼
注意每次移動都會將低位右側(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，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?。?11110000011110000011110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?。?00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?。?8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:0000100000001100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:11011001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。
與其它現(xiàn)代運(yùn)算符一樣，Go 支持所有二進(jìn)制位操作運(yùn)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(luò)上找到很多文章，特別是 Sean Eron Anderson 寫的 Bit Twiddling Hacks 。
關(guān)注 Vladim @vladimirvivien 的 Twitter。
如果你正在學(xué)習(xí) Go，閱讀 Vladimir Vivien 關(guān)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。
推薦學(xué)習(xí)：Golang教程
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