Golang中位运算的详细理解

前言：

位运算可能在平常的编程中使用的并不多，但涉及到底层优化，一些算法及源码可能会经常遇见。今天就学习一下常用的位运算

一、常用的位运算：

&       与  AND

|       或 OR

^       异或 XOR

&^      位清空  (AND NOT)

<<      左移

>>      右移

二、位运算的用法:

位运算都是在二进制的基础上进行运算的，所以在位运算之前要先将两个数转成二进制

1.  &

& 只有两个数都是 1 结果才为 1

例： var i uint8 = 20  var j uint8=15    求 i&j

i 转成二进制为 0001 0100, j 转成二进制为 0000 1111

0001 0100 & 0000 1111 = 0000 0100

0001 0100 对应的十进制就是 4

2.  |

或 两个数有一个是 1  结果就是 1

0001 0100 | 0000 1111 = 0001 1111

0001 1111 转成十进制就是 31

故 20 | 15 = 31

3. ^

（ 1 ）

^ 可以作为二元运算符，也可以作为一元运算符

^ 作二元运算符就是异或，相同为 0 ，不相同为 1

如 1^1 =0, 0^0=0,1^0=1,0^1=1

0001 0100 ^ 0000 1111 = 0001 1011

故 20 ^ 15 =27

（ 2 ）

^ 作一元运算符表示是按位取反

^0001 0100 = 1110 1011

故结果为 235

请思想下面代码的结果：

func main() {  
     var    i  uint8  = 20  
     fmt.Println(^i,^20)  
}  

结果是： 235   -21

why?

其实原因很简单，一个是有符号的数一个是无符号的数

20 在编译器中默认为 int 类型，故最高位是符号位，符号位取反，所以得到的结果是负数

串联理解：负数的二进制数怎么表示？

负数的二进制数是它对应的正数按位取反得到反码，再加上 1 得到的补码

例如： 3 的二进制为 00000000 00000000 00000000 00000011

反码： 11111111 11111111 11111111 11111100

补码：反码加 1 ：   11111111 11111111 11111111 11111101

故 -3 的二进制为 11111111 11111111 11111111 11111101

所以， 一个有符号位的 ^ 操作为 这个数 +1 的相反数  

4.  &^

作用： 将运算符左边数据相异的位保留，相同位清零

1&^1   得 0
 1&^0   得 1
  0&^1   得 0
  0&^0   得 0

0001 0100 &^ 0000 1111 = 0001 0000

故结果为 16

5.  >> 右移 和   << 左移

左移和右移算是比较常见的运算了

左移规则：

右边空出的位用 0 填补

高位左移溢出则舍弃该高位

右移规则：

左边空出的位用 0 或者 1 填补。正数用 0 填补，负数用 1 填补。注：不同的环境填补方式可能不同；

低位右移溢出则舍弃该位

例： 0001 0100 >> 1 得 0000 1010    转成十进制为 10

0001 0100 << 1 得 0010 1000    转成十进制为 40