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在這篇博客中，我將來討論與位操作符有關的內容。這篇文章中談到的位操作符有：
- OR（C#中使用“|”，VB.NET中使用Or）
- AND（C#中使用“&”，VB.NET中使用And）
- XOR（C#中使用“^”，VB.NET中使用Xor）
- NOT（C#中使用“~”，VB.NET中使用Not）
- 左移運算符（C#和VB.NET中都使用<<）
- 右移運算符（C#和VB.NET中都使用>>）
- 循環按位移動
- 循環左移（C#和VB.NET中沒有對應的運算符）
- 循環右移（C#和VB.NET中沒有對應的運算符）
位操作符一般用在數值類型上，它作用在數字二進制格式的每一位上（0和1），所以我們先要搞清楚十進制和二進制的相互轉換。這篇文章開頭我會給出一些（二進制-十進制）轉換示例，雖然都是以Byte類型進行說明的，但其他諸如Int32、Int16等數值類型轉換的原理是一樣的。
位操作符的使用不僅僅只在C#和VB.NET兩種語言中，本篇文章只以這兩種語言舉例。
這一節中我將介紹有關十進制與二進制相互轉換的內容。
假設我們有一個十進制數字783，我們可以使用下面的方法將其轉換成二進制：
| 除法: |
783 / 2 |
391 / 2 |
195 / 2 |
97 / 2 |
48 / 2 |
24 / 2 |
12 / 2 |
6 / 2 |
3 / 2 |
1 / 2 |
| 商: |
391 |
195 |
97 |
48 |
24 |
12 |
6 |
3 |
1 |
0 |
| 余數: |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
當商為0時，我們停止計算。現在我們從右往左拼接每一步得到的余數，我們會得到1100001111。
按照下面方式可以將一個負十進制數轉換為二進制（以-783為例）：
- 先得到783的二進制：0000001100001111（前面空白補0）
- 按位取反得到：1111110011110000
- 然后加1得到：1111110011110001
- 那么，-783的二進制為1111110011110001
- 怎么確定得到的結果是一個負數呢？這主要依賴於數據類型。如果數據類型為Int16，那么第一位若為0，則為正數，否則為負數。如果數據類型是不帶符號的，比如UInt16，那么第一位數不代表符號，1111110011110000就是十進制的64752。
如果你有一個二進制數字0000000100010110（Int16），現將每個位的順序顛倒（你會得到0110100010000000），然后使用以下方法：
| 位b: |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| b * 2n |
0 * 20 |
1 * 21 |
1 * 22 |
0 * 23 |
1 * 24 |
0 * 25 |
0 * 26 |
0 * 27 |
1 * 28 |
0 * 29 |
0 * 210 |
0 * 211 |
0 * 212 |
0 * 213 |
0 * 214 |
0 * 215 |
| 結果: |
0 |
2 |
4 |
0 |
16 |
0 |
0 |
0 |
256 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
最后將每一步得到的結果相加：
按照下面方式可以將一個負二進制數值轉換成十進制（以1111111111010011為例）：
- 將原數按位取反得到：0000000000101100
- 將取反后的結果轉換成十進制：44
- 將44加1得到45
- 將45變為負數：-45
- 最后，負二進制數值1111111111010011的十進制格式為-45
假設現在有兩個Byte類型的數38和53，那么我們先將它們轉換成二進制格式：
按照下表的方式：
| A |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
| B |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
| A | B (A Or B) |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
如果兩個數是Int16類型的，那么它們就有可能是負數。一個負數和一個正數按位或運算后得到的結果還是負數（第一位肯定是1），因此，-15|378（VB.NET中-15 Or 378）的結果為-5。
C#和VB.NET中的按位或運算符的使用，參見下面代碼：
[C#]
[VB.NET]
通過使用FlagsAttribute，你可以將枚舉類型的每個值都當作二進制中的位（1和0），當然在定義枚舉類型的時候有要求，即每個枚舉值必須按照1、2、4、8（2的N次方）這樣的規律初始化。
[C#]
[VB.NET]
現在你可以使用按位或運算符來操作枚舉類型：
[C#]
[VB.NET]
假設有兩個數76和231，我們現將它們轉換成二進制：
然后按照下表計算：
| A |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
| B |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
| A & B (A And B) |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
僅僅當A和B都為負時，A&B（VB.NET中的A And B）的結果才為負，其他情況下結果都為正（只有A和B的第一位都為1時，結果的第一位才為1）。
C#和VB.NET中的按位與運算符的使用，參見下圖：
[C#]
[VB.NET]
按位或OR運算符不同於按位異或XOR運算符。如果你使用按位或OR，那么1|1（VB.NET中的1 Or 1）的結果為1，但是如果你使用按位異或XOR，那么1^1（VB.NET中的1 Xor 1）的結果為0。僅僅在1^0或者0^1時，結果才為1。
假設你有兩個數值138和43，那么現將它們轉換為二進制格式：
然后按照下表：
| A |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
| B |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
| A ^ B (A Xor B) |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
C#和VB.NET中的按位異或運算符的使用，參見下面代碼：
[C#]
[VB.NET]
使用XOR運算符可以交換兩個變量值，並且不需要中間臨時變量做輔助：
[C#]
[VB.NET]
在XOR運算符的幫助下，你可以給一個文本加密。遍歷文本的每個字符，然后使用XOR運算符c ^ k（VB.NET中的c Xor k）生成新的字符。其中k就是一個整數值。
[C#]
[VB.NET]
最終輸出結果為zFG]♫G]♫O♫CK]]OIK。這種方式加密非常容易被破解，所以最好不要使用單一的字符（比如k），我們可以使用一串文本：
[C#]
[VB.NET]
最終的輸出為m_☻\ D+♫.↓Z♫\SL?Ka。現在破解這個加密算法相對來講要復雜一些，但是這種方式還不是很保險，如果別人知道了你的key（代碼中的k字符串），那么破解起來相當簡單。因此，不要使用XOR這種方式作為加密的單一算法，如果你對安全、加密感興趣，你可以結合其他的一些加密方式，將XOR運算符應用到其中，作為整個加密過程的一部分。
按位非操作符NOT將會改變二進制中每位的值，0變為1，1變為0。如果一個數值有符號，那么整數經過運算后會變成負數，負數經過變換后會變為正數。如果數值沒有符號，那么永遠都為正（0除外）。假設你有一個數值52（二進制00110100，Byte類型，無符號），那么~52（VB.NET中的Not 52）的計算方式為：
| A |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
| ~A |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
將11001011轉換成十進制為203，所以~52（Byte類型）的值為203。
C#和VB.NET中按位非運算符的使用，參見下面代碼：
[C#]
[VB.NET]
x<<n表示將X的二進制格式中的每位向左移動n個位置，右邊空出來的位置補0。
如圖所示，每位均向左移動1個位置，右邊空出來的位置補0。所以154<<1等於52。154<<n的值參見下表：
| 154 << 0 (= 154) |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
| 154 << 1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
| 154 << 2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
| 154 << 3 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 154 << 4 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 154 << 5 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 154 << 6 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 154 << 7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 154 << 8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
C#和VB.NET中左移運算符的使用，參見下面代碼：
[C#]
[VB.NET]
1<<n的值為（2的n次方），但是使用這種方式計算2的冪要比使用Math.Pow更快：
[C#]
[VB.NET]
x>>n表示將x的二進制格式的每位均向右移動n個位置，左邊空出來的位置補0（與左移相反）。
如上圖所示，每位均向右移動1個位置。所以155>>1的值為77。注意如果為負數，那么它的符號會被隱藏掉。
下表顯示的是計算155>>n的值：
| 155 >> 0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
| 155 >> 1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
| 155 >> 2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
| 155 >> 3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
| 155 >> 4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
| 155 >> 5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
| 155 >> 6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
| 155 >> 7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
| 155 >> 8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
C#和VB.NET中的右移運算符的使用，參見下面代碼：
[C#]
[VB.NET]
x>>n的值等於x/（2的n次方），比如8>>2的值為8/（2的2次方），也就是8/4。
[C#]
[VB.NET]
當然，這種方式的計算速度也要高於8/Math.Pow(2,2);
[C#]
[VB.NET]
循環按位左移會將數值的二進制格式中的每位均向左移動1個位置，然后將移出來的數值（1或0）替補到右邊空白處。
上圖顯示了將154循環按位向左移動1位，它的值等於154<<1|154>>7。循環按位左移得到的結果可以歸納為：a<<n|a>>(b-n)。b為數值的位數，如果數值為Byte類型，那么最后的結果為a<<n|a>>(8-n)，如果數值為Int32類型，那么b為32，最后的結果為a<<n|a>>(32-n)。
C#和VB.NET中循環按位左移的使用，可以參見下面：
[C#]
[VB.NET]
循環按位右移會將數值的二進制格式的每位均向右移動1個位置，然后將移出來的數值（1或0）替補到左邊空白處。
如上圖所示，將155循環按位右移1個位置，最后它的值等於155>>1|155<<7。循環按位右移得到的結果可以歸納為：a>>n|a<<(b-n)。其中b為數值位數。如果數值為Byte類型，那么結果為a>>n|a<<(8-n)，如果數值為Int32類型，那么得到的結果為a>>n|a<<(32-n)。
C#和VB.NET中循環按位右移的使用，可以參見下面代碼：
[C#]
[VB.NET]
譯者注：在使用位操作符時，一定要先確定被操作的數值是什么類型，占多少位，同一個數值，數據類型不同，最后得到的結果不一樣。原文中，對於任何一個數值（比如52），都在強調它是Byte類型還是Int16類型。