一些运算符“|”、“^”、“&”、“&^”的区别。戈朗

Question

最近看了golang规范，遇到了一些有趣的操作符：

&    bitwise AND            integers
|    bitwise OR             integers
^    bitwise XOR            integers
&^   bit clear (AND NOT)    integers

我试过玩它，但我唯一理解的是“|”添加整数和“+”运算符还可以处理浮点数、字符串等。

它们在实践中有什么用？谁能解释一下上面这4个运算符？

Answer 1

当您必须处理 字节级或位级数据.

时，位运算符就会发挥作用

这里我列出了一些使用位操作和代码示例的例子（排名不分先后）：

1. 它们很常见，并且是 密码学 和 哈希函数 中许多算法的一部分（例如 MD5）。

2. 如果你想 "save" space 并且你 打包多个 "bool"，它们也经常被使用variables 变成一个 int 例如，您为每个 bool 变量分配了一个位。您必须使用按位运算符才能单独 change/read 位。

例如将8个bits/bools打包成一个int:

flags := 0x00  // All flags are 0
flags |= 0x02  // Turn the 2nd bit to 1 (leaving rest unchanged)
flags |= 0xff  // Turn 8 bits (0..7) to 1
flags &= 0xfe  // Set the lowest bit to 0 (leaving rest unchanged)

istrue := flags&0x04 != 0 // Test if 3rd bit is 1

3. 另一个领域是 压缩数据 ，您希望在其中充分利用 byte 并使用所有它的位 store/retreive 一些信息（位是计算和数字通信中信息的基本单位）。

4. 类似于压缩但不完全相同：bitstreams。它还用于通过不发送完整字节而是发送具有任意位长度的字段来在数据流中保存 space。

我编写并发布了高度优化的位级 Reader 和 Writer 包，在此处开源：github.com/icza/bitio。您将在其源代码中看到各种位操作的广泛使用。

5. 另一个实际用法：测试（整数）数字的某些属性。知道整数 (Two's complement) 的二进制表示形式后，数字的二进制表示形式具有某些特征。例如，一个整数（2 的补码）是 even（可以被 2 除）如果最低位是 0:

func isEven(i int) bool {
    return i&0x01 == 0
}

通过测试整数的位，您还可以判断它是否是 2 的幂。例如，如果一个正数仅包含一个 1 位，则它是 2 的幂（例如 2 = 0x02 = 00000010b, 16 = 0x10 = 00010000 但例如 17 = 0x11 = 00010001 不是 2 的幂).

6. 许多encoding/decoding程序也使用位操作。最简单的是 UTF-8 encoding，它使用可变长度编码将 unicode 代码点（Go 中的 rune）表示为字节序列。
可变长度编码的一个简单变体可能是使用字节的最高位（如果是 0 索引则为第 8 位或第 7 位）来指示是否需要更多字节来解码数字，而其余 7 位始终是 "useful" 数据。您可以像这样测试最高位和 "separate" 7 个有用位：

b := readOneByte()
usefulBits := b & 0x7f
hasMoreBytes := b & 0x80 != 0

使用这种变长编码的好处是，即使你在Go中使用uint64类型，它在内存中是8个字节，小数字仍然可以用更少的字节表示（范围内的数字0..127 只需要 1 个字节！）。如果您要存储或传输的样本有很多小值，仅此一项就可以将数据压缩到 1/8 = 12.5 %。不利的一面是大数字（即使在最高字节中也有位）将使用超过 8 个字节。是否值得取决于样本的启发式。

X. 列表还在继续...

在 Go（以及许多其他编程语言）中没有 knowing/using 位运算符你能活下去吗？答案是肯定的。但如果您了解它们，有时它们可以让您的生活更轻松，让您的程序更有效率。

如果您想了解有关该主题的更多信息，请阅读维基百科文章：Bitwise operation 和 google 术语 "Bitwise Operators Tutorial"，有很多好文章。

Answer 2

对于他们在技术上所做的事情，请查看此

中的评论

package main

import "fmt"

func main() {
    // Use bitwise OR | to get the bits that are in 1 OR 2
    // 1     = 00000001
    // 2     = 00000010
    // 1 | 2 = 00000011 = 3
    fmt.Println(1 | 2)

    // Use bitwise OR | to get the bits that are in 1 OR 5
    // 1     = 00000001
    // 5     = 00000101
    // 1 | 5 = 00000101 = 5
    fmt.Println(1 | 5)

    // Use bitwise XOR ^ to get the bits that are in 3 OR 6 BUT NOT BOTH
    // 3     = 00000011
    // 6     = 00000110
    // 3 ^ 6 = 00000101 = 5
    fmt.Println(3 ^ 6)

    // Use bitwise AND & to get the bits that are in 3 AND 6
    // 3     = 00000011
    // 6     = 00000110
    // 3 & 6 = 00000010 = 2
    fmt.Println(3 & 6)  

    // Use bit clear AND NOT &^ to get the bits that are in 3 AND NOT 6 (order matters)
    // 3      = 00000011
    // 6      = 00000110
    // 3 &^ 6 = 00000001 = 1
    fmt.Println(3 &^ 6)
}

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请注意，我举了两个 | 的例子来表明它不是像 1 + 5 这样的加法。

至于实际用途，我相信其他一些人可以通过更多示例发表评论，但一个常见用途是为诸如权限系统之类的东西创建标志位掩码。

一些运算符“|”、“^”、“&”、“&^”的区别。戈朗

Difference between some operators "|", "^", "&", "&^". Golang

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