Python-按位操作和用法

Question

考虑以下代码：

x = 1        # 0001
x << 2       # Shift left 2 bits: 0100
# Result: 4

x | 2        # Bitwise OR: 0011
# Result: 3

x & 1        # Bitwise AND: 0001
# Result: 1

我可以用Python（和其他语言）理解算术运算符，但我对“按位”运算符却不太了解。在上面的示例（来自Python书）中，我了解了左移功能，但不了解其他两个。

另外，按位运算符实际上是用来做什么的？我会喜欢一些例子。

Answer 1

按位运算符是对多位值进行操作的运算符，但在概念上一次只能处理一位。

• AND仅当其两个输入均为1时，才为1；否则为0。
• OR如果其输入之一或全部为1，则为1，否则为0。
• XOR仅当其输入之一恰好为1时为1，否则为0。
• NOT 仅当输入为0时为1，否则为0。

这些通常可以最好地显示为真值表。输入的可能性在顶部和左侧，结果位是在输入的交点处显示的四个值之一（如果不是，则为两个，因为它只有一个输入）。

AND | 0 1     OR | 0 1     XOR | 0 1    NOT | 0 1
----+-----    ---+----     ----+----    ----+----
 0  | 0 0      0 | 0 1       0 | 0 1        | 1 0
 1  | 0 1      1 | 1 1       1 | 1 0

一个示例是，如果你只想要整数的低4位，则将其与15（二进制1111）进行与，则：

    201: 1100 1001
AND  15: 0000 1111
------------------
 IS   9  0000 1001

在那种情况下，15中的零位有效地充当了过滤器，迫使结果中的位也为零。

另外，>>和<<通常作为按位运算符包括在内，它们分别将值“左”右移和左移一定数量的比特，丢掉将要移向的端点的比特，并在该比特处输入零。另一端。

因此，例如：

1001 0101 >> 2 gives 0010 0101
1111 1111 << 4 gives 1111 0000

请注意，Python中的左移是不寻常的，因为它没有使用固定的宽度来丢弃位-虽然许多语言根据数据类型使用固定的宽度，但是Python只是扩展宽度以迎合额外的位。为了获得Python中的丢弃行为，你可以按位向左移动，and例如在8位值中向左移动四位：

bits8 = (bits8 << 4) & 255

考虑到这一点，位运算符的另一个例子是，如果你有两个4位值要打包成一个8位的一个，你可以使用所有这三个操作员的（left-shift，and和or）：

packed_val = ((val1 & 15) << 4) | (val2 & 15)

• 该& 15操作将确保两个值仅具有低4位。
• << 4是一个4位左移位移动val1进入前的8位值的4位。
• 在|简单地结合了这两者结合起来。

如果val1为7且val2为4：

                val1            val2
                ====            ====
 & 15 (and)   xxxx-0111       xxxx-0100  & 15
 << 4 (left)  0111-0000           |
                  |               |
                  +-------+-------+
                          |
| (or)                0111-0100