Ｃ言語講座 - 16進数＋シフト演算＋ビット演算

ビット演算は、少し難しいですがこれを使えるのとバイナリを自由自在に操作できるようになるので是非覚えておいた方が良いと思います。

ビット演算をするときの基本は 2進数と 16進数です。２進数は 0 と 1 だけで表されるもので、16進数の数字をわかりやすく見ることが出来ます。 16進数は 0～9に A～F を加えた 16種の字で表されるもので、先頭には 0x がついています。そして 16進数は、16になったときに桁が一つ繰り上がり、２進数は 2 で繰り上がります。

ビットというのは、データの一番基本になる単位で、「８ビット＝１バイト」になります。１ビットには「1」まで、１バイトには「255、11111111、0xFF」までの数値が格納できます。

一番右は２進数で表したもので、これをみると１バイトが８ビットで構成されているのが分かると思います。つまり２進数での一桁が、１ビットにあたります。そしてビット演算とはこのビット単位で演算します。

10進数	２進数	16進数
0	0	0x0
1	1	0x1
2	10	0x2
4	100	0x4
8	1000	0x8
10	1010	0xA
15	1111	0xF

10進数	２進数	16進数
16	10000	0x10
32	100000	0x20
100	1100100	0x64
255	11111111	0xFF
256	100000000	0x100
512	1000000000	0x200
1024	10000000000	0x400


int i = 2, j = 0xFF;

...

i = i << 2; /* ２ビット左シフト : 4倍 */
j >>= 2; /* ２ビット右シフト : 4分の1 */

「シフト演算」とは、指定された方向に、指定された数だけ「ビットを移動する」処理です。これが一体何の役に立つかというと、有名なものでは「左シフト一回で２倍、右シフト一回で0.5倍」というのがあります。

「>>」は、指定されたビット数だけ右シフトします。「<<」は、指定されたビット数だけ左シフトします。


flag |= 0x05; /* １、３番目のビットを１にする (0x05:00000101) */

if(flag & 0x01) printf("1"); else printf("0");
if(flag & 0x02) printf("1"); else printf("0");
if(flag & 0x04) printf("1"); else printf("0");
if(flag & 0x08) printf("1"); else printf("0");
printf("\n");

flag ^= 0x01; /* 1番目のビットを消去 */

「ビット演算」は、データをビット単位で処理するもので、「AND」「OR」「XOR」「NOT」があります。この演算は、二つの数値間で行われます。(「NOT」だけは例外で一つの数値に使う)。

「AND」は、二つの数値のビットを比較して「両方１ならば１」を出す演算です。これは、特定のデータだけを取り出したいときなどに使えます。

「OR」は、二つのビットを比較して「片方でも１ならば１」を出す演算です。これはANDと逆に、データを埋め込みたいときなどに使えます。

「XOR」は、二つのビットを比較して「両方１ならば０。片方１ならば１。」を出す演算です。これは、埋め込まれたデータの消去などに使えます。また、画像ファイルのデータ(あるいはパレット)の全ビットを１でXORすると色を反転させることができます。

数値1(2進数)	数値2(2進数)	AND[&]	OR[\|]	XOR[^]
0	0	0	0	0
0	1	0	1	1
1	1	1	1	0
11111111	00100010	00100010	11111111	11011101
01010101	10101010	00000000	11111111	00000000
00001111	00001111	00001111	00001111	00000000
00000000	11011001	00000000	11011001	11011001

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