Bitwise OperaTores en C: AND, OR, XOR, Shift & Complementar

¿Qué son los Bitwise? Operatores?

Bitwise OperaLas operaciones bit a bit se utilizan para manipular datos a nivel de bits, también conocido como programación a nivel de bits. Estas operaciones se realizan sobre uno o más patrones de bits o números binarios a nivel de sus bits individuales. Se utilizan en cálculos numéricos para agilizar el proceso de cálculo.

A continuación se muestra la lista de operadores bit a bit proporcionados por el lenguaje de programación 'C':

Los operadores bit a bit no se pueden aplicar directamente a tipos de datos primitivos como float, double, etc. Siempre recuerde una cosa: los operadores bit a bit se utilizan principalmente con los tipo de datos entero debido a su compatibilidad.

Los operadores lógicos bit a bit trabajan sobre los datos bit a bit, comenzando desde el bit menos significativo, es decir, el bit LSB (que es el bit más a la derecha), avanzando hacia el MSB (bit más significativo), que es el bit más a la izquierda.

El resultado del cálculo de los operadores lógicos bit a bit se muestra en la tabla que figura a continuación.

Bitwise Y

Este es uno de los operadores lógicos bit a bit más utilizados. Se representa con un solo signo &. Se escriben dos expresiones enteras en cada lado del operador &.
El resultado de la operación AND bit a bit es 1 si ambos bits tienen el valor 1; de lo contrario, el resultado siempre es 0.

Consideremos que tenemos 2 variables op1 y op2 con valores de la siguiente manera:

Op1 = 0000 1101
Op2 = 0001 1001

El resultado de la operación AND sobre las variables op1 y op2 será

Result = 0000 1001

Como podemos ver, se comparan dos variables poco a poco. Siempre que el valor de un bit en ambas variables sea 1, el resultado será 1 o 0.

Bitwise O

Está representado por un único signo de barra vertical (|). Se escriben dos expresiones enteras a cada lado del operador (|).

El resultado de la operación OR bit a bit es 1 si al menos una de las expresiones tiene el valor 1; de lo contrario, el resultado siempre es 0.

Consideremos que tenemos 2 variables op1 y op2 con valores de la siguiente manera:

Op1 = 0000 1101
Op2 = 0001 1001

El resultado de la operación OR sobre las variables op1 y op2 será

Result = 0001 1101

Como podemos ver, se comparan dos variables poco a poco. Siempre que el valor de un bit en una de las variables sea 1, entonces el resultado será 1 o 0.

Operación OR exclusiva bit a bit

Está representado por un símbolo (^). Se escriben dos expresiones enteras a cada lado del operador (^).

El resultado de la operación OR exclusivo bit a bit es 1 si solo una de las expresiones tiene el valor 1; de lo contrario, el resultado siempre es 0.

Consideremos que tenemos 2 variables op1 y op2 con valores de la siguiente manera:

Op1 = 0000 1101
Op2 = 0001 1001

El resultado de la operación XOR sobre las variables op1 y op2 será

Result = 0001 0100

Como podemos ver, se comparan dos variables poco a poco. Siempre que solo una variable tenga el valor 1, el resultado será 0; de lo contrario, el resultado será 0.

Escribamos un programa simple que demuestre operadores lógicos bit a bit.

#include <stdio.h>
int main() 
{
int a = 20;	/* 20 = 010100 */  
int b = 21;	/* 21 = 010101 */
int c = 0;           

c = a & b;       /* 20 = 010100 */ 
printf("AND - Value of c is %d\n", c );

c = a | b;       /* 21 = 010101 */
printf("OR - Value of c is %d\n", c );

c = a ^ b;       /* 1 = 0001 */
printf("Exclusive-OR - Value of c is %d\n", c );

getch();
}

Salida:

AND - Value of c is 20
OR - Value of c is 21
Exclusive-OR - Value of c is 1

Operadores de desplazamiento bit a bit

Los operadores de desplazamiento bit a bit se utilizan para mover/desplazar los patrones de bits hacia la izquierda o hacia la derecha. Izquierda y derecha son dos operadores de desplazamiento proporcionados por 'C' que se representan de la siguiente manera:

Operand << n (Left Shift)
Operand >> n (Right Shift)

Aquí,

• un operando es una expresión entera sobre la cual tenemos que realizar la operación de desplazamiento.
• 'n' es el número total de posiciones de bits que tenemos que cambiar en la expresión entera.

La operación de desplazamiento a la izquierda desplazará el número 'n' de bits hacia el lado izquierdo. Los bits más a la izquierda de la expresión aparecerán y se completarán n bits con el valor 0 en el lado derecho.

La operación de desplazamiento a la derecha desplazará la cantidad 'n' de bits hacia el lado derecho. Los 'n' bits más a la derecha de la expresión se eliminarán y el valor 0 se completará en el lado izquierdo.

Ejemplo: x es una expresión entera con datos 1111. Después de realizar la operación de cambio, el resultado será:

x << 2 (left shift) = 1111<<2 = 1100
x>>2 (right shift) = 1111>>2 = 0011

ShiftLos operadores s se pueden combinar y luego se pueden usar para extract los datos de la expresión entera. Escribamos un programa para demostrar el uso de operadores de desplazamiento bit a bit.

#include <stdio.h>
int main() {
int a = 20;	/* 20 = 010100 */  
int c = 0;           

c = a << 2;	/* 80 = 101000 */
printf("Left shift - Value of c is %d\n", c );

c = a >> 2;	/*05 = 000101 */
printf("Right shift - Value of c is %d\n", c );
return 0;
}

Salida:

Left shift - Value of c is 80
Right shift - Value of c is 5

Después de realizar la operación de desplazamiento a la izquierda, el valor pasará a ser 80, cuyo equivalente binario es 101000.

Después de realizar la operación de desplazamiento a la derecha, el valor pasará a ser 5 cuyo equivalente binario es 000101.

Operador de complemento bit a bit

El complemento bit a bit también se denomina operador de complemento a uno, ya que siempre toma un solo valor o un operando. Es un operador unario.

Cuando realizamos complemento en cualquier bit, todos los 1 se convierten en 0 y viceversa.

Si tenemos una expresión entera que contiene 0000 1111, entonces después de realizar la operación de complemento bit a bit, el valor se convertirá en 1111 0000.

El operador de complemento bit a bit se denota mediante el símbolo tilde (~).

Escribamos un programa que demuestre la implementación del operador de complemento bit a bit.

#include <stdio.h>
int main() {
int a = 10;	/* 10 = 1010 */  
int c = 0;           
c = ~(a);      
printf("Complement - Value of c is %d\n", c );
return 0;
}

Salida:

Complement - Value of c is -11

Aquí hay otro programa, con un ejemplo de todos los operadores que hemos visto hasta ahora:

#include <stdio.h>
main() {
unsigned int x = 48;	/* 48 = 0011 0000 */  
unsigned int y = 13;	/* 13 = 0000 1101 */
int z = 0;           

z =x & y;       /* 0 = 0000 0000 */ 
printf("Bitwise AND Operator - x & y = %d\n", z );

z = x | y;       /* 61 = 0011 1101 */
printf("Bitwise OR Operator - x | y = %d\n", z );

z= x^y;       /* 61 = 0011 1101 */
printf("Bitwise XOR Operator- x^y= %d\n", z);

z = ~x;          /*-49 = 11001111 */
printf("Bitwise One's Complement Operator - ~x = %d\n", z);

z = x << 2;     /* 192 = 1100 0000 */
printf("Bitwise Left Shift Operator x << 2= %d\n", z );

z= x >> 2;     /* 12 = 0000 1100 */
printf ("Bitwise Right Shift Operator x >> 2= %d\n", z );}

Después de compilar y ejecutar el programa, produce el siguiente resultado:

Bitwise AND Operator - x & y = 0
Bitwise OR Operator - x | y = 61
Bitwise XOR Operator- x^y= 61
Bitwise One's Complement Operator - ~x = -49
Bitwise Left Shift Operator x << 2= 192
Bitwise Right Shift Operator x >> 2= 12

Preguntas Frecuentes