在計算機內存昂貴，處理能力有限的美好舊時光里，用比較駭客的位運算方式去處理信息是首選方式（某些情況下只能如此）。時至今日，直接使用位運算仍然是很多計算領域中不可或缺的部分，例如底層系統編程，圖形處理，密碼學等。
Go 編程語言支持以下按位運算符：
& bitwise AND | bitwise OR ^ bitwise XOR &^ AND NOT << left shift >> right shift
本文的余下部分詳述了每個操作符以及它們如何使用的案例。
& 運算符
在 Go 中， & 運算符在兩個整型操作數中執行按位 AND 操作。AND 操作具有以下屬性:
Given operands a, b AND(a, b) = 1; only if a = b = 1 else = 0
AND 運算符具有選擇性的把整型數據的位清除為 0 的好的效果。 例如，我們可以使用 & 運算符去清除（設置）最后 4 個最低有效位（LSB）全部為 0 。
func main() {
var x uint8 = 0xAC // x = 10101100
x = x & 0xF0 // x = 10100000
}
所有的位運算都支持簡寫的賦值形式。 例如，前面的例子可以重寫為如下。
func main() {
var x uint8 = 0xAC // x = 10101100
x &= 0xF0 // x = 10100000
}
另外一個巧妙的技巧是：你可以用 & 操作去測試一個數字是奇數還是偶數。原因是當一個數字的二進制的最低位是 1 的時候，那他就是奇數。我們可以用一個數字和 1 進行 & 操作，然后在和 1 做 AND 運算，如果的到的結果是 1 ，那么這個原始的數字就是奇數
import (
"fmt"
"math/rand"
)
func main() {
for x := 0; x < 100; x++ {
num := rand.Int()
if num&1 == 1 {
fmt.Printf("%d is odd\n", num)
} else {
fmt.Printf("%d is even\n", num)
}
}
}
| 操作符
| 對其整型操作數執行按位或操作。回想一下或操作符具備以下性質：
Given operands a, b OR(a, b) = 1; when a = 1 or b = 1 else = 0
我們可以利用按位或操作符為給定的整數有選擇地設置單個位。例如，在如下示例中我們使用按位或將示例數（從低位到高位（MSB））中的第 3 ，第 7 和第 8 位置為 1 。
func main() {
var a uint8 = 0
a |= 196
fmt.Printf("%b", a)
}
// 打印結果 11000100
練習場中可運行范例。
在使用位掩碼技術為給定的整型數字設置任意位時，或運算非常有用。例如，我們可以擴展之前的程序為變量 a 存儲的值設置更多的位。
func main() {
var a uint8 = 0
a |= 196
a |= 3
fmt.Printf("%b", a)
}
// 打印結果 11000111
在前面的程序里，不僅要按位設置十進制的 196，而且要設置低位上的十進制 3。我們還可以繼續（或上更多的值）設置完所有的位。
位運算的配置用法
現在，回顧一下 AND(a, 1) = a 當且僅當 a = 1。 我們可以利用這個特性去查詢其設置位的值。例如，在上述代碼中 a & 196 會返回 196 是因為這幾位的值在 a 中確實都存在。所以我們可以結合使用 OR 和 AND 運算的方式來分別設置和讀取某位的配置值。.
接下來的源碼片段演示了這個操作。函數 procstr 會轉換字符串的內容。它需要兩個參數：第一個， str，是將要被轉換的字符串，第二個， conf，是一個使用位掩碼的方式指定多重轉換配置的整數。
const (
UPPER = 1 // 大寫字符串
LOWER = 2 // 小寫字符串
CAP = 4 // 字符串單詞首字母大寫
REV = 8 // 反轉字符串
)
func main() {
fmt.Println(procstr("HELLO PEOPLE!", LOWER|REV|CAP))
}
func procstr(str string, conf byte) string {
// 反轉字符串
rev := func(s string) string {
runes := []rune(s)
n := len(runes)
for i := 0; i < n/2; i++ {
runes[i], runes[n-1-i] = runes[n-1-i], runes[i]
}
return string(runes)
}
// 查詢配置中的位操作
if (conf & UPPER) != 0 {
str = strings.ToUpper(str)
}
if (conf & LOWER) != 0 {
str = strings.ToLower(str)
}
if (conf & CAP) != 0 {
str = strings.Title(str)
}
if (conf & REV) != 0 {
str = rev(str)
}
return str
}
上面的 procstr("HELLO PEOPLE!", LOWER|REV|CAP) 方法會把字符串變成小寫，然后反轉字符串，最后把字符串里面的單詞首字母變成大寫。這個功能是通過設置 conf 里的第二，三，四位的值為 14 來完成的。然后代碼使用連續的 if 語句塊來獲取這些位操作進行對應的字符串轉換。
^ 操作符
在 Go 中 按位 異或 操作是用 ^ 來表示的。 異或運算符有如下的特點：
Given operands a, b XOR(a, b) = 1; only if a != b else = 0
異或運算的這個特性可以用來把二進制位的一個值變成另外一個值。舉個例子，給到一個 16 進制的值，我們可以使用以下代碼切換前 8 位（從 MSB 開始）的值。
func main() {
var a uint16 = 0xCEFF
a ^= 0xFF00 // same a = a ^ 0xFF00
}
// a = 0xCEFF (11001110 11111111)
// a ^=0xFF00 (00110001 11111111)
在前面的代碼片段中，與 1 進行異或的位被翻轉（從 0 到 1 或從 1 到 0）。異或 運算的一個實際用途，例如，可以利用 異或運算去比較兩個數字的符號是否一樣。當 (a ^ b) ≥ 0 （或相反符號的 (a ^ b) < 0 ）為 true 的時候，兩個整數 a，b 具有相同的符號，如下面的程序所示：
func main() {
a, b := -12, 25
fmt.Println("a and b have same sign?", (a ^ b) >= 0)
}
當執行上面這個程序的時候，將會打印出：a and b have same sign? false。在 Go Playground 上修改程序里 a ，b 的符號，以便看到不同的結果。
^ 作為取反位運算符 （非）
不像其他語言 （c/c++，Java，Python，Javascript，等）， Go 沒有專門的一元取反位運算符。取而代之的是，XOR 運算符 ^，也可作為一元取反運算符作用於一個數字。對於給定位 x，在 Go 中 x = 1 ^ x 可以翻轉該位。在以下的代碼段中我們可以看到使用 ^a 獲取變量 a 的取反值的操作。
func main() {
var a byte = 0x0F
fmt.Printf("%08b\n", a)
fmt.Printf("%08b\n", ^a)
}
// 打印結果
00001111 // var a
11110000 // ^a
&^ 操作符
&^ 操作符意為 與非，是 與 和 非 操作符的簡寫形式，它們定義如下。
Given operands a, b AND_NOT(a, b) = AND(a, NOT(b))
如果第二個操作數為 1 那么它則具有清除第一個操作數中的位的趣味特性。
AND_NOT(a, 1) = 0; clears a AND_NOT(a, 0) = a;
接下來的代碼片段使用 AND NOT 操作符，將變量值 1010 1011 變為 1010 0000，清除了操作數上的低四位。
func main() {
var a byte = 0xAB
fmt.Printf("%08b\n", a)
a &^= 0x0F
fmt.Printf("%08b\n", a)
}
// 打印：
10101011
10100000
<<和>> 操作符
與其他 C 的衍生語言類似， Go 使用 << 和 >> 來表示左移運算符和右移運算符，如下所示：
Given integer operands a and n, a << n; shifts all bits in a to the left n times a >> n; shifts all bits in a to the right n times
例如，在下面的代碼片段中變量 a （00000011）的值將會左移位運算符分別移動三次。每次輸出結果都是為了說明左移的目的。
func main() {
var a int8 = 3
fmt.Printf("%08b\n", a)
fmt.Printf("%08b\n", a<<1)
fmt.Printf("%08b\n", a<<2)
fmt.Printf("%08b\n", a<<3)
}
// 輸出的結果:
00000011
00000110
00001100
00011000
注意每次移動都會將低位右側補零。相對應，使用右移位操作符進行運算時，每個位均向右方移動，空出的高位補零，如下示例 （有符號數除外，參考下面的算術移位注釋）。
func main() {
var a uint8 = 120
fmt.Printf("%08b\n", a)
fmt.Printf("%08b\n", a>>1)
fmt.Printf("%08b\n", a>>2)
}
// 打印：
01111000
00111100
00011110
可以利用左移和右移運算中，每次移動都表示一個數的 2 次冪這個特性，來作為某些乘法和除法運算的小技巧。例如，如下代碼中，我們可以使用右移運算將 200（存儲在變量 a 中）除以 2 。
func main() {
a := 200
fmt.Printf("%d\n", a>>1)
}
// 打印：
100
或是通過左移 2 位，將一個數乘以 4：
func main() {
a := 12
fmt.Printf("%d\n", a<<2)
}
// 打印：
48
位移運算符提供了有趣的方式處理二進制值中特定位置的值。例如，下列的代碼中，| 和 << 用於設置變量 a 的第三個 bit 位。
func main() {
var a int8 = 8
fmt.Printf("%08b\n", a)
a = a | (1<<2)
fmt.Printf("%08b\n", a)
}
// prints:
00001000
00001100
或者，您可以組合位移運算符和 & 測試是否設置了第 n 位，如下面示例所示：
func main() {
var a int8 = 12
if a&(1<<2) != 0 {
fmt.Println("take action")
}
}
// 打印:
take action
使用 &^ 和位移運算符，我們可以取消設置一個值的某個位。例如，下面的示例將變量 a 的第三位置為 0 ：
func main() {
var a int8 = 13
fmt.Printf("%04b\n", a)
a = a &^ (1 << 2)
fmt.Printf("%04b\n", a)
}
// 打印:
1101
1001
關於算術位移運算的筆記
當要位移的值（左操作數）是有符號值時，Go 自動應用算術位移。在右移操作期間，復制（或擴展）二進制補碼符號位以填充位移的空隙。
關於c語言實現一些位操作記錄：
交換兩個數 #include <stdio.h> int main () { int a = 12; int b = 3; printf("a:%d b:%d\n",a,b); //c語言中，int類型占四個字節 //a:12在內存中表示如下：00000000 00000000 00000000 00001100 //b:3在內存中表示如下： 00000000 00000000 00000000 00000011 //^為按位異或運算符：對應位不同則為1，相同則為0 a = a^b;//00000000 00000000 00000000 00001111 ：a的結果為15 b = a^b;//00000000 00000000 00000000 00001100 ：b的結果為12 a = a^b;//00000000 00000000 00000000 00000011 ：最后a的結果為3 printf("a:%d b:%d\n",a,b); return 0; } 返回整數二進制中1的個數 #include <stdio.h> int main () { int a = 122; int sum = 0 ; while(a!=0){ //&在c語言中為按位與，對應位都為1，則該位為1，反之相反，常用來清零，判斷。 //1在內存中的表示：00000000 00000000 00000000 00000001 //a&1：判斷a的最低位是否為1 sum+=a&1; //>>在c語言中為右移位，如：00000000 00000000 00000000 00001110，右移一位為：00000000 00000000 00000000 00000111 //其實就是每往右移一位則除以2 a = a>>1; } printf("sum：%d\n",sum); return 0; }
原文地址：https://dev.to/vladimirvivien/bit-hackin...
譯文地址：https://learnku.com/go/t/23460/bit-opera...
原文作者：Ellison
轉自鏈接：https://learnku.com/go/t/23460/bit-operation-of-go