Python 기초 - 비트 단위 연산

CodeUp 설명을 참고하여 비트 단위 연산을 정리해보았다.

 

연산자	비트 단위	예
&	AND	a & b
|	OR	a | b
^	XOR	a ^ b
~	NOT	~a
<<	왼쪽으로 이동	a<<2
>>	오른쪽으로 이동	a >>2

*비트 단위 연산자들은 말 그대로 비트 단위로 연산을 진행하며 그 대상은 반드시 "정수"여야 합니다. 실수에 대해서는 비트 연산이 불가능합니다.

 

1. & 연산자 :  두 개의 비트가 모두 1일 때 1을 반환하는 연산

[& : and, ampersand, 앰퍼센드]

 

 예를 들어 3과 5가 입력되었을 때를 살펴보면
3       : 00000000 00000000 00000000 00000011
5       : 00000000 00000000 00000000 00000101
3 & 5 : 00000000 00000000 00000000 00000001
이 된다.

비트단위 and 연산은 두 비트열이 주어졌을 때,
둘 다 1인 부분의 자리만 1로 만들어주는 것과 같다.

이 연산을 이용하면 어떤 비트열의 특정 부분만 모두 0으로도 만들 수 있는데
192.168.0.31   : 11000000.10101000.00000000.00011111
255.255.255.0 : 11111111.11111111.11111111.00000000

두 개의 ip 주소를 & 연산하면
192.168.0.0 :     110000000.10101000.0000000.00000000 을 계산할 수 있다.

실제로 이 계산은 네트워크에 연결되어 있는 두 개의 컴퓨터가 데이터를 주고받기 위해
같은 네트워크에 있는지 아닌지를 판단하는데 사용된다.

이러한 비트단위 연산은 빠른 계산이 필요한 그래픽처리에서
마스크연산(특정 부분을 가리고 출력하는)을 수행하는 데에도 효과적으로 사용된다.

 

2. | 연산자 : 두 개의 비트 중 하나라도 1이면 1을 반환하는 연산

[| : or, vertical bar, 버티컬바, 파이프 연산자]

 

 예를 들어 3과 5가 입력되었을 때를 살펴보면
3      : 00000000 00000000 00000000 00000011
5      : 00000000 00000000 00000000 00000101
3 | 5 : 00000000 00000000 00000000 00000111
이 된다.

비트단위 or 연산은 둘 중 하나라도 1인 자리를 1로 만들어주는 것과 같다.

이러한 비트단위 연산은 빠른 계산이 필요한 그래픽처리에서도 효과적으로 사용된다.

 

3. ^ 연산자 : 두 개의 비트가 서로 다를 경우 1을 반환하는 연산

[^ : xor, circumflex/caret, 서컴플렉스/카릿]

 

 예를 들어 3과 5가 입력되었을 때를 살펴보면
3       : 00000000 00000000 00000000 00000011
5       : 00000000 00000000 00000000 00000101
3 ^ 5 : 00000000 00000000 00000000 00000110
이 된다.
이러한 비트단위 연산은 빠른 계산이 필요한 그래픽처리에서도 효과적으로 사용된다.

구체적으로 설명하자면,
두 장의 이미지가 겹쳐졌을 때 색이 서로 다른 부분만 처리할 수 있다.
배경이 되는 그림과 배경 위에서 움직이는 그림이 있을 때,
두 그림에서 차이만 골라내 배경 위에서 움직이는 그림의 색으로 바꿔주면
전체 그림을 구성하는 모든 점들의 색을 다시 계산해 입히지 않고
보다 효과적으로 그림을 처리할 수 있게 되는 것이다.
비행기 슈팅게임 등을 상상해보면 된다.

 

4. ~연산자 : 비트를 반전시키는 연산

[~ : tilde, 틸드]

 

 예를 들어 1이 입력되었을 때 저장되는 1을 32비트 2진수로 표현하면
        00000000 00000000 00000000 00000001 이고,
~1은 11111111 11111111 11111111 11111110 가 되는데 이는 -2를 의미한다.