ビット演算

ここではビット演算子を使ってみましょう。
ビット演算では変数や数値を2進数としてあつかい、様々な処理をおこなうことができます。

2進数・・・数値の表現方法の1つ。0と1だけで構成される。

普段私たちが目にするのは10進数だけなので馴染みがないかもしれませんが、コンピュータ内の数値は0と1の組み合わせによって構成されています。
そのため、2進数はコンピュータとの相性がよく、プログラムにビット演算子を用いることで処理速度の向上などのメリットが得られます。

が、難しいようであれば、C言語に慣れるまでは取り組まなくても大丈夫だと思います。

動かしてみよう

色々なビット演算子の実行結果を表示するサンプルコードを用意しました。
実行ボタンを押して、実行してみてください。

実行できましたか。
処理のイメージがわかないようであれば、変数x, a の値を色々かえてみて実行してみてください。

では、解説に進みましょう。

ビット演算子とその意味を下表に示します。

それぞれの動作について詳しくみてみましょう。
以降の説明ではサンプルコードと同じく、x=10,a=2 と仮定して説明します。
なお、10を2進数で表現すると 0000 1010 です。（xは32bitなのですが、便宜上8bit分の表記としています。）

x << a

上記の左シフト演算では、 0000 1010 を2つ左へずらします。
ずらした際、上位2bitは破棄され、下位2bitは0で埋められます。

0000 1010 ↓2つ左へずらす
0010 1000

左シフトには 2のa乗を掛けるという効果があります。
上記の2進数を10進数に戻すと、x=10 に 2の2乗=4 を掛けた 40 になっていることが、サンプルコードの出力結果からわかると思います。

x >> a

上記の右シフト演算では、 0000 1010 を2つ右へずらします。
ずらした際、上位2bitは０または1で埋められ、下位2bitは破棄されます。

0000 1010 ↓2つ右へずらす
0000 0010

左シフトには 2のa乗で割るという効果があります。
上記の2進数を10進数に戻すと、x=10 に 2の2乗=4 で割った 2 になっていることが、サンプルコードの出力結果からわかると思います。(10/4 = 2.5 ですが、小数点以下は切り捨てです。)

右シフトの時の上位bitの動作は「0または1で埋められる」と述べましたが、どのような埋め方をされるかは開発環境（コンパイラ）次第です。
コンパイラが算術シフトと論理シフトのどちらを実現しているかで動作が変わります。
使用前にコンパイラのマニュアルを参照するように注意してください。

x & a

上記演算では、x と a のビット単位での論理積をとります。

論理積・・・両方とも1なら1、それ以外の場合は0とする論理演算です。

0000 1010
0000 0010
—————-
0000 0010

0000 0010 を10進数に戻すと、2 になります。

x | a

上記演算では、x と a のビット単位での論理和をとります。

論理和・・・片方でも1なら1、それ以外の場合は0とする論理演算です。

0000 1010
0000 0010
—————-
0010 1010

0000 1010 を10進数に戻すと、10 になります。

x | a

上記演算では、x と a のビット単位での排他的論理和をとります。

排他的論理和・・・両者が不一致なら1、同じなら0とする論理演算です。

0000 1010
0000 0010
—————-
0000 1000

0000 1000 を10進数に戻すと、8 になります。

~x

上記演算では、x のビットを反転させます。

0000 1010
—————-
1111 0101

1111 0101 を10進数に戻すと、245 になります。（符号無しの場合）

まとめです。

以上です。
ではまた。