Swift 位运算符和位移位运算符

在本章节中，我们将通过实例学习 Swift 中的位运算符和不同类型的移位运算符。

位运算符在单个位级别对整数数据执行操作。这些操作包括测试、设置或移位实际位。例如:

a & b
a | b

在本例中，& 和 | 是位运算符。

以下是 Swift 中包含的各种位运算符列表：

运算符	名称	实例
&	按位与	a & b
|	按位或	a | b
^	按位异或	a ^ b
~	按位求补	~ a
<<	按位左移	a << b
>>	按位右移	a >> b

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按位与运算符(Bitwise AND)

当且仅当两个操作数均为 1 时，按位与运算符返回 1。否则，它返回 0。

a 和 b 上的按位与运算可表示在下表中:

a	b	a & b
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

让我们看看两个整数 12 和 25 的按位与运算:

12 = 00001100 (In Binary)
25 = 00011001 (In Binary)
// Bitwise AND Operation of 12 and 25
     00001100
&    00011001
_____________
     00001000  = 8 (In Decimal)

实例

var a = 12
var  b = 25
var result = a & b
print (result)    // 8

结果如下:

var result = a & b

这里，我们在 a 和 b 之间执行位与运算。

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按位或运算符(Bitwise OR)

如果至少有一个操作数为 1，则按位或运算符 | 返回 1。否则，它返回 0。

a 和 b 上的按位或运算可表示在下表中:

a	a	a | b
0	0	0
0	1	1
1	1	1
1	0	1

让我们看看两个整数 12 和 25 的按位或运算:

12 = 00001100 (In Binary)
25 = 00011001 (In Binary)
Bitwise OR Operation of 12 and 25
    00001100
|   00011001
____________
    00011101  = 29 (In decimal)

实例

var a = 12
var  b = 25
var result = a | b
print(result)    // 29

这里，我们在 12 和 25 之间执行按位或。

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按位异或运算符(Bitwise XOR)

当且仅当其中一个操作数为 1 时，按位异或运算符 ^ 返回 1。但是，如果两个操作数均为 0，或如果两者均为 1，则结果为 0。

a 和 b 上的按位异或运算可在下表中表示:

a	b	a ^ b
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

让我们看看两个整数 12 和 25 的按位异或运算：

12 = 00001100 (In Binary)
25 = 00011001 (In Binary)
Bitwise XOR Operation of 12 and 25
    00001100
^   00011001
____________
    00010101  = 21 (In decimal)

实例

var a = 12
var  b = 25
var result = a ^ b
print(result)    // 21

这里，我们在 12 和 25 之间执行按位异或。

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按位求补运算符(Bitwise XOR)

按位求补运算符 ~ 将位反转（0 变为 1，1 变为 0）。

重要的是要注意，任何整数 N 的按位求补等于 -（N+1）。例如:

考虑一个整数 35。根据规则，35 的按位求补应该是 -（35+1）=36。现在，让我们看看我们是否得到正确答案。

35 = 00100011 (In Binary)
// Using bitwise NOT operator
~  00100011
   ________
   11011100

在上面的例子中，00100011 的按位求补是 11011100。这里，如果我们将结果转换为十进制，我们得到 220。

然而，重要的是要注意，我们不能直接将结果转换为十进制并获得所需的输出。这是因为二进制结果 11011100 也相当于 -36。

为了理解这一点，我们首先需要计算 -36 的二进制输出。我们使用 2 的补码来计算负整数的二进制。

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2 的补码

数字 N 的 2 的补码给出 -N。它是通过将位（0 到 1 和 1 到 0）反相然后加 1 来计算的，

36 = 00100100 (In Binary)
1's Complement = 11011011
2's Complement :
11011011
 +     1
________
11011100

在这里，我们可以看到 2 的补码 36（即 -36）是 11011100。这个值相当于我们在上一节中计算的 35 的位补码。

因此，我们可以说 35 的位补码等于 -36。

实例

var  b = 12
var result = ~b
print(result)     // -13

在上述实例中，我们对 12 执行了按位求补运算。

The bitwise complement of 12 = - (12 + 1) = -13
i.e. ~12 = -13

这正是我们在输出中得到的结果。

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左移运算符

左位移运算符将所有位向左移位指定位数。它由 << 表示。

正如我们从上图中看到的，

• 我们有一个 4 位数字。当我们对其执行 1 位左移操作时，每个位向左移动 1 位。
• 结果，最左边的位被丢弃，而最右边的位保持空白。此空缺由 0 取代。

实例

var a = 3
var result = a << 2
print(result)    // 12

在上面的实例中，我们创建了一个值为 3 的变量 a

var result = a << 2

这里，我们对 a 执行 2 位左移操作。

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右移运算符

右移运算符将所有位向右移动一定数量的指定位。它由 >> 表示。

正如我们从上图中看到的，

• 我们有一个 4 位数字。当我们对其执行 1 位右移操作时，每个位向右移动 1 位。
• 结果，最右边的位被丢弃，而最左边的位保持空白。对于无符号数字，此空缺将替换为 0。
• 对于有符号数字，符号位（0 表示正数，1 表示负数）用于填充空出的位位置。

实例

var a = 4
var result = a >> 2
print(result)    // 1
a = -4
result = a >> 2
print(result)    // -1

在上面的实例中，我们对值 4 和 -4 执行 2 位右移操作。

如您所见，4 和 -4 的结果不同。这是因为 4 是一个无符号整数，因此空缺用 0 填充，而 -4 是负符号数字，因此空缺由 1 填充。