C++ ビット演算 書いて覚えるための初心者自己中記事
二進数の演算にはビット演算というものがある
五種類あって
AND 論理積
OR 論理和
XOR 排他的論理和
NOT 論理否定
ビットシフト
ANDの演算子は
&
二項演算子だ。
００１１
&)０１０１
ーーーーー
０００１
上下の数値に対してANDは両方とも１の時だけ１を出している。
これを利用して
０１１１１０１０
&)００００１１１１
ーーーーーーーーー
００００１０１０
とする。取り出したいビット部分は１で。
必要ないビット部分は０で計算させると
ほしいビット部分が抜き出される。
これをマスキングという。
ビット演算子の優先順位は低い
a & b == c
の場合など
a & (b == c)
こうなる。
OR(論理和)の場合
演算子は |
００１１
|) ０１０１
ーーーーー
０１１１
両方、またはどちらかが１の場合は１を出している。
これを利用して
０１００１１０１
|) １００００１１１
ーーーーーーーーー
１１００１１１１
とする。
上書きしたい部分は１で、
そのまま残したい部分は０でいける。
XOR(排他的論理和)の場合
演算子は ^
００１１
^) ０１０１
ーーーーー
０１１０
片方が１の場合は１
それ以外は０
上下で違っていないと気が済まない感じ
これを利用して
０１１１１０１０
^) ００００１１１１
ーーーーーーーーー
０１１１０１０１
となる。
反転させたいビット部分には１を
そのままにしたい部分には０を。
ビット反転というらしい。
NOT(論理否定)の場合
演算子は ~
~)０１
ーーー
１０
ただ反転した。
これを利用するにはANDも使って
~)０００１１１１１
ーーーーーーーーー
１１１０００００
反転させてからANDでやったみたいにすると
０１１１１０１０
&)１１１０００００
ーーーーーーーーー
０１１０００００
NOTをつかうとANDの結果が逆になる
ビットシフトの場合
演算子は >> (右シフト) << (左シフト)
０００１０１０１
>>) ２
ーーーーーーーー
０００００１０１
０００１０１０１
<<) ４
ーーーーーーーー
０１０１００００
シフトしている。
溢れたビットは切り捨てられる。
負の数を右シフト>> するとビットの無くなる部分が１で埋められる。
１００１００１０
>>) ４
ーーーーーーーー
１１１１１００１
これを算術シフトという。
また、一番上を０で埋めることを論理シフトという。
算術シフトは
負の数を２の補数という形式で表現している環境
で使われる環境依存
？？？
実際の使用例
int main() { int x = 105054; for (int i = 1,count = 1; i <= x; i <<= 1,++count) {// i <<= 1 で１桁づつ左にビットシフト if ((x & i) == 0) {// 左に１づつビットシフトしているi とx を&して結果が１ならxのその桁は１ cout << count << "ビット目が０" << endl; } else { cout << count << "ビット目が１" << endl; }
} system("pause"); }
//output
1ビット目が０
2ビット目が１
3ビット目が１
4ビット目が１
5ビット目が１
6ビット目が０
7ビット目が１
8ビット目が０
9ビット目が０
10ビット目が１
11ビット目が０
12ビット目が１
13ビット目が１
14ビット目が０
15ビット目が０
16ビット目が１
17ビット目が１
慣れないと非常にややこしいな・・。
次。
ビットフラグ
上記の感覚でビットごとにフラグとしての役割を持たせる。
int Bit(int x) { return 1 << x; } const int SHOW_X = Bit(0); const int SHOW_Y = Bit(1); const int SHOW_Z = Bit(2); void Show(int flags) { cout << (flags & SHOW_X ? 'X' : 'x') << (flags & SHOW_Y ? 'Y' : 'y') << (flags & SHOW_Z ? 'Z' : 'z') << endl; } int main() { Show(0); // 0 Show(SHOW_X); // 1 Show(SHOW_Y | SHOW_Z); // 11 Show(SHOW_X | SHOW_Y | SHOW_Z); // 111 system("pause"); }
//output
xyz
Xyz
xYZ
XYZ
Show();
に入れる前にint変数 flags に入れたほうがすっきるする。
int main() { int flags = SHOW_X | SHOW_Y | SHOW_Z; Show(flags); // 1 system("pause"); }
このflags に対してフラグを追加したり削除したりしたい。
int main() { int flags = SHOW_X; flags |= SHOW_Y;//SHOW_Yを追加した flags &= ~SHOW_Y;// AND NOT でSHOW_Y を削除した flags ^= SHOW_Y;//XOR でSHOW_Yを反転させた Show(flags); / system("pause"); }
これらはORで複数まとめてもOK
ここまで
