位操作 | Pika’s Homepage

Overview

python位操作仅支持int对象。

Operator	Example	Meaning
&	a & b	Bitwise AND
		a	b	Bitwise OR
^	a ^ b	Bitwise XOR (exclusive OR)
~	~a	Bitwise NOT
«	a « n	Bitwise left shift
»	a » n	Bitwise right shift

两大类型，逻辑操作和移位操作。

没有类似java的”»>”，无符号右移。

也可以复合操作

Operator	Example	Equivalent to
&=	a &= b	a = a & b
	=	a	= b	a = a	b
^=	a ^= b	a = a ^ b
«=	a «= n	a = a « n
»=	a »= n	a = a » n

二进制表示

At the end of the day, everything is a number.

int的bit位：

(42).bit_length()

Unsigned Integers

python没有原生的无符号整型，可以用ctypes 模块引入。

>>> from ctypes import c_uint8 as unsigned_byte
>>> unsigned_byte(-42).value
214

以上-42被当作无符号整型解析。

Signed Integers

sign-magnitude表示法

首位是符号位，其余位一样，正负是对齐的，0的表示有两种。最大的问题是，算数变得复杂。

two’s complement表示法

用2的补码表示，整数的补码是原码，负数的补码是反码+1。

补码表示形式，最左侧的符号位，即表示符号，也表示幅度。如：

```Plain Text 补码：0b 1101 0110 表示：(-1) 0b 0010 1010，即-42 -42 = -128 + 64 + 16 + 4 + 2

整数的二进制bit字符串可以用`bin()`方法获得，该方法打印sign- magnitude表示结果。

## Integers In Python
CPython中，-5和256会在解释器初始化时就保存到缓存中，作为单例变量。

固定精度的整数采用`long` 数据结构，8个字节，对应2的补码存储，

任意精度的整数，采用中间层表示，对应sign-magnitude形式存储。

固定精度和任意精度之间解释器内部自动转换。

在Python中，Integers的符号位和模分开保存。

## 位逻辑操作
防止出错，避免用位逻辑操作(&, |, \~)替代逻辑操作(and, or , not)。

Bitwise AND

短的操作数左边补0.

Bitwise XOR

没有对应的普通逻辑操作，可模拟：

```python
def xor(a, b):
    return (a and not b) or (not a and b)

移位操作

Left Shift

左移n位相当于放大2的n次方倍。

python存储整数是“无限长”，左移相当于将整数的二进制流变长，如果想得到和java、c++一样的效果，可以通过bitmask限制。

>>> 39 << 3
312
>>> (39 << 3) & 255
56

Right Shift

右移n位相当于对2的n次方进行地板除。

算数右移 vs 逻辑右移

逻辑右位又称无符号右移»>，即将整个二进制流右移，并在左侧补零，会导致符号位翻转。

python的整数不定长，没有定义无符号右移»>。

算数右移保留符号位，其余位右移，左侧补符号位相同的值（0或1）。这将使无论正负，右移操作都等价于地板除。

Bitmasks

获取某位

>> 和 &

>>> def get_normalized_bit(value, bit_index):
...     return (value >> bit_index) & 1
...
>>> get_normalized_bit(0b10000000, bit_index=5)
0
>>> get_normalized_bit(0b10100000, bit_index=5)
1

某位置为1

« 和｜

>>> def set_bit(value, bit_index):
...     return value | (1 << bit_index)
...
>>> set_bit(0b10000000, bit_index=5)
160
>>> bin(160)
'0b10100000'

某位置为0

«、｜和 &

>>> def clear_bit(value, bit_index):
...     return value & ~(1 << bit_index)
...
>>> clear_bit(0b11111111, bit_index=5)
223
>>> bin(223)
'0b11011111'

某位取反

« 和 ^

>>> def toggle_bit(value, bit_index):
...     return value ^ (1 << bit_index)
...
>>> x = 0b10100000
>>> for _ in range(5):
...     x = toggle_bit(x, bit_index=7)
...     print(bin(x))
...
0b100000
0b10100000
0b100000
0b10100000
0b100000`

setuptools

元类