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Go语言位运算符

位运算符是对整数在内存中的二进制位进行操作。

位运算符比一般的算术运算符速度要快,而且可以实现一些算术运算符不能实现的功能。如果要开发高效率程序,位运算符是必不可少的。位运算符用来对二进制位进行操作,包括:按位与(&)、按位或(|)、按位异或(^)、按位左移(<<)、按位右移(>>)。

假定 A = 60,B = 13,其二进制数转换如下。

A = 0011 1100
B = 0000 1101

A&b = 0000 1100
A|B = 0011 1101
A^B = 0011 0001

Go语言支持的位运算符如下表所示。(假定 A 为 60,B 为 13)

表:位运算符
运算符 描述 实例
& 按位与运算符"&"是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进制位相与 (A&B) 结果为 12,二进制为 0000 1100
| 按位或运算符“|”是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进制位相或 (A|B) 结果为 61,二进制为 0011 1101
^ 按位异或运算符“^”是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进制位相异或,当两对应的二进制位相异时,结果为 1 (A^B) 结果为 49,二进制为 0011 0001
<< 左移运算符“<<”是双目运算符。左移 n 位就是乘以 2 的 n 次方。其功能是把“<<”左边的运算数的各二进制位全部左移若干位,由“<<”右边的数指定移动的位数,高位舍弃,低位补 0 (A<<2) 结果为 240,二进制 1111 0000
>> 右移运算符“>>”是双目运算符。右移 n 位就是除以 2 的 n 次方。其功能是把“>>”左边的运算数的各二进制位全部右移若干位,“>>”右边的数指定移动的位数 (A>>2) 结果为 15,二进制为 0000 1111

1、按位与

按位与(&):对两个数进行操作,然后返回一个新的数,这个数的每一位都需要两个输入数的同一位都为 1 时才为 1。简单说就是,同一位同时为 1 则为 1,如下所示。

表:按位与
252&63
252 1 1 1 1 1 1 0 0
63 0 0 1 1 1 1 1 1
60 0 0 1 1 1 1 0 0

252 的二进制可以表示为 11111100,63 的二进制可以表示为 00111111,将每一位都进行与运算后结果为 00111100,转换为十进制的结果为 60。

2、按位或

按位或(|):对两个数进行操作,然后返回一个新的数,这个数的每一位只要任意一个输入数的同一位为 1 则为 1。简单说就是:同一位其中一个为 1 则为 1,如下所示。

表:按位或
178|94
178 1 0 1 1 0 0 1 0
94 0 1 0 1 1 1 1 0
254 1 1 1 1 1 1 1 0

178 的二进制可以表示为 10110010,94 的二进制可以表示为 01011110,将每一位都进行或运算后结果为 11111110,转换为十进制的结果为 254。

3、按位异或

按位异或(^):对两个数进行操作,然后返回一个新的数,这个数的每一位只要两个输入数的同一位不同则为 1,如果相同就为 0。简单说就是:同一位不相同则为 1,如下所示。

表:按位异或
20^5
20 0 0 0 1 0 1 0 0
5 0 0 0 0 0 1 0 1
17 0 0 0 1 0 0 0 1

20 的二进制可以表示为 00010100,5 的二进制可以表示为 00000101,将每一位都进行异或运算后结果为 00010001,转换为十进制的结果为 17。

4、左移运算符

按二进制形式把所有的数字向左移动对应的位数,高位移出(舍弃),低位的空位补 0。

1) 语法格式

需要移位的数字 << 移位的次数

例如,3 << 4,则是将数字 3 左移 4 位。

2) 计算过程

3 << 4

首先把 3 转换为二进制数字 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011,然后把该数字高位(左侧)的 4 个 0 移出,其他的数字都朝左平移 4 位,最后在低位(右侧)的 4 个空位补 0。则得到的最终结果是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 0000,转换为十进制是 48。

3) 数学意义

在数字没有溢出的前提下,对于正数和负数,左移 1 位都相当于乘以 2 的 1 次方,左移 n 位就相当于乘以 2 的 n 次方,如下所示。

表:左移运算
3<<4
3 0 0 0 0 0 0 1 1
3<<4 0 0 1 1 0 0 0 0
48 3x2

3 的二进制可以表示为 00000011,将每一位向左移动 4 位,高位移出(舍弃),低位的空位补 0,运算结果为 00110000,转换为十进制的结果为 48。

5、右移运算符

按二进制形式把所有的数字向右移动对应的位数,低位移出(舍弃),高位的空位补符号位,即正数补 0,负数补 1。

1) 语法格式

需要移位的数字 >> 移位的次数

例如,11 >> 2,则是将数字 11 右移 2 位。

2) 计算过程

11 的二进制形式为:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1011,然后把低位的最后 2 个数字移出,因为该数字是正数,所以在高位补 0。则得到的最终结果是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010。转换为十进制是 2。

3) 数学意义

右移 1 位相当于除以 2,右移 n 位相当于除以 2 的 n 次方,如下所示。

表:右移运算
11>>2
11 0 0 0 0 1 0 1 1
11>>2 0 0 0 0 0 0 1 0
2 11÷2²

11 的二进制可以表示为 00001011,每一位向右移动 2 位,低位移出(舍弃),高位正数补 0,运算结果为 00000010,转换为十进制的结果为 2。

位运算符的用法,如下所示。
package main

import "fmt"

func main() {
    var a uint = 60
    var b uint = 13
    var c uint = 0
    c = a & b
    fmt.Printf("第一行 - c 的值为 %d \n", c)
    c = a | b
    fmt.Printf("第二行 - c 的值为 %d \n", c)
    c = a ^ b
    fmt.Printf("第三行 - c 的值为 %d \n", c)
    c = a << 2
    fmt.Printf("第四行 - c 的值为 %d \n", c)
    c = a >> 2
    fmt.Printf("第五行 - c 的值为 %d \n", c)
}
运行结果如下:

第一行 - c 的值为 12
第二行 - c 的值为 61
第三行 - c 的值为 49
第四行 - c 的值为 240
第五行 - c 的值为 15