ビット演算 ― 2進数レベルの演算（軽く紹介）

導入

普段のプログラミングで頻繁には使いませんが、フラグの組み合わせや高速な計算のために ビット演算 が使われることがあります。「こういうものがある」程度に、軽く触れておきましょう。

説明

整数は内部では2進数（0と1の並び）で表現されています。ビット演算は、その2進数を桁ごとに計算します。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 6;   // 2進数では 0110
        int b = 3;   // 2進数では 0011

        System.out.println(a & b);   // 論理積(AND) → 2 (0010)
        System.out.println(a | b);   // 論理和(OR)  → 7 (0111)
        System.out.println(a ^ b);   // 排他的論理和(XOR) → 5 (0101)
        System.out.println(a << 1);  // 左に1ビットシフト → 12（2倍になる）
        System.out.println(a >> 1);  // 右に1ビットシフト → 3（半分になる、切り捨て）
    }
}

• &（AND）… 両方のビットが1のときだけ1。
• |（OR）… どちらかのビットが1なら1。
• ^（XOR）… ビットが異なるときだけ1。
• <<（左シフト）… ビット全体を左にずらす。1ビットずらすごとに値は2倍になります。
• >>（右シフト）… ビット全体を右にずらす。1ビットずらすごとに値は**半分（切り捨て）**になります。

&& ||（論理演算子・boolean用）と & |（ビット演算子・整数用）は見た目が似ていますが別物です。混同しないようにしましょう。

やってみよう

下のエディタで a と b の値を変えて、& | ^ の結果を確かめましょう。<< や >> のシフト数を2、3と増やして、値が何倍・何分の1になるか観察してみてください。

演習

int n = 8; を左に2ビットシフト（n << 2）した結果を n に入れ直して表示してください（結果は 32）。