在计算机内存昂贵，处理能力有限的美好旧时光里，用比较黑客范的位运算方式去处理信息是首选方式（某些情况下只能如此）。时至今日，直接使用位运算仍然是很多计算领域中不可或缺的部分，例如底层系统编程，图形处理，密码学等。
Go 编程语言支持以下按位运算符：
& bitwise AND | bitwise OR ^ bitwise XOR &^ AND NOT << left shift >> right shift
本文的余下部分详述了每个操作符以及它们如何使用的案例。
& 运算符
在 Go 中， & 运算符在两个整型操作数中执行按位 AND 操作。AND 操作具有以下属性:
Given operands a, b AND(a, b) = 1; only if a = b = 1 else = 0
AND 运算符具有选择性的把整型数据的位清除为 0 的好的效果。 例如，我们可以使用 & 运算符去清除（设置）最后 4 个最低有效位（LSB）全部为 0 。
func main() { var x uint8 = 0xAC // x = 10101100 x = x & 0xF0 // x = 10100000 }
所有的位运算都支持简写的赋值形式。 例如，前面的例子可以重写为如下。
func main() { var x uint8 = 0xAC // x = 10101100 x &= 0xF0 // x = 10100000 }
另外一个巧妙的技巧是：你可以用 & 操作去测试一个数字是奇数还是偶数。原因是当一个数字的二进制的最低位是 1 的时候，那他就是奇数。我们可以用一个数字和 1 进行 & 操作，然后在和 1 做 AND 运算，如果的到的结果是 1 ，那么这个原始的数字就是奇数
import ( "fmt" "math/rand" ) func main() { for x := 0; x < 100; x++ { num := rand.Int() if num&1 == 1 { fmt.Printf("%d is odd\n", num) } else { fmt.Printf("%d is even\n", num) } } }
在 Playground 上运行上面的例子
| 操作符
| 对其整型操作数执行 按位或 操作。回想一下或操作符具备以下性质：
Given operands a, b OR(a, b) = 1; when a = 1 or b = 1 else = 0
我们可以利用 按位或 操作符为给定的整数有选择地设置单个位。例如，在如下示例中我们使用按位或将示例数（从低位到高位（MSB））中的第 3 ，第 7 和第 8 位置为 1 。
func main() { var a uint8 = 0 a |= 196 fmt.Printf("%b", a) } // 打印结果 11000100 ^^ ^
练习场中可运行范例。
在使用位掩码技术为给定的整型数字设置任意位时，或运算非常有用。例如，我们可以扩展之前的程序为变量 a 存储的值设置更多的位。
func main() { var a uint8 = 0 a |= 196 a |= 3 fmt.Printf("%b", a) } // 打印结果 11000111
在练习场中可以运行范例。
在前面的程序里，不仅要按位设置十进制的 196，而且要设置低位上的十进制 3。我们还可以继续（或上更多的值）设置完所有的位。
位运算的配置用法
现在，回顾一下 AND(a, 1) = a 当且仅当 a = 1。 我们可以利用这个特性去查询其设置位的值。例如，在上述代码中 a & 196 会返回 196 是因为这几位的值在 a 中确实都存在。所以我们可以结合使用 OR 和 AND 运算的方式来分别设置和读取某位的配置值。.
接下来的源码片段演示了这个操作。函数 procstr 会转换字符串的内容。它需要两个参数：第一个， str，是将要被转换的字符串，第二个， conf，是一个使用位掩码的方式指定多重转换配置的整数。
const ( UPPER = 1 // 大写字符串 LOWER = 2 // 小写字符串 CAP = 4 // 字符串单词首字母大写 REV = 8 // 反转字符串 ) func main() { fmt.Println(procstr("HELLO PEOPLE!", LOWER|REV|CAP)) } func procstr(str string, conf byte) string { // 反转字符串 rev := func(s string) string { runes := []rune(s) n := len(runes) for i := 0; i < n/2; i++ { runes[i], runes[n-1-i] = runes[n-1-i], runes[i] } return string(runes) } // 查询配置中的位操作 if (conf & UPPER) != 0 { str = strings.ToUpper(str) } if (conf & LOWER) != 0 { str = strings.ToLower(str) } if (conf & CAP) != 0 { str = strings.Title(str) } if (conf & REV) != 0 { str = rev(str) } return str }
在 Playground 上面运行代码.
上面的 procstr("HELLO PEOPLE!", LOWER|REV|CAP) 方法会把字符串变成小写，然后反转字符串，最后把字符串里面的单词首字母变成大写。这个功能是通过设置 conf 里的第二，三，四位的值为 14 来完成的。然后代码使用连续的 if 语句块来获取这些位操作进行对应的字符串转换。
^ 操作符
在 Go 中 按位 异或 操作是用 ^ 来表示的。 异或运算符有如下的特点：
Given operands a, b XOR(a, b) = 1; only if a != b else = 0
异或 运算的这个特性可以用来把二进制位的一个值变成另外一个值。举个例子，给到一个 16 进制的值，我们可以使用以下代码切换前 8 位（从 MSB 开始）的值。
func main() { var a uint16 = 0xCEFF a ^= 0xFF00 // same a = a ^ 0xFF00 } // a = 0xCEFF (11001110 11111111) // a ^=0xFF00 (00110001 11111111)
在前面的代码片段中，与 1 进行异或的位被翻转（从 0 到 1 或从 1 到 0）。异或 运算的一个实际用途，例如，可以利用 异或运算去比较两个数字的符号是否一样。当 (a ^ b) ≥ 0 （或相反符号的 (a ^ b) < 0 ）为 true 的时候，两个整数 a，b 具有相同的符号，如下面的程序所示：
func main() { a, b := -12, 25 fmt.Println("a and b have same sign?", (a ^ b) >= 0) }
在 Go 的 Playground 运行代码。
当执行上面这个程序的时候，将会打印出：a and b have same sign? false。在 Go Playground 上修改程序里 a ，b 的符号，以便看到不同的结果。
^ 作为取反位运算符 （非）
不像其他语言 （c/c++，Java，Python，Javascript，等）， Go 没有专门的一元取反位运算符。取而代之的是，XOR 运算符 ^，也可作为一元取反运算符作用于一个数字。对于给定位 x，在 Go 中 x = 1 ^ x 可以翻转该位。在以下的代码段中我们可以看到使用 ^a 获取变量 a 的取反值的操作。
func main() { var a byte = 0x0F fmt.Printf("%08b\n", a) fmt.Printf("%08b\n", ^a) } // 打印结果 00001111 // var a 11110000 // ^a
在练习场中可以运行范例。
&^ 操作符
&^ 操作符意为 与非，是 与 和 非 操作符的简写形式，它们定义如下。
Given operands a, b
AND_NOT(a, b) = AND(a, NOT(b))
如果第二个操作数为 1 那么它则具有清除第一个操作数中的位的趣味特性。
AND_NOT(a, 1) = 0; clears a AND_NOT(a, 0) = a;
接下来的代码片段使用 AND NOT 操作符，将变量值 1010 1011 变为 1010 0000，清除了操作数上的低四位。
func main() { var a byte = 0xAB fmt.Printf("%08b\n", a) a &^= 0x0F fmt.Printf("%08b\n", a) } // 打印： 10101011 10100000
在练习场中运行范例。
<<和>> 操作符
与其他 C 的衍生语言类似， Go 使用 << 和 >> 来表示 左移运算符 和 右移运算符，如下所示：
Given integer operands a and n, a << n; shifts all bits in a to the left n times a >> n; shifts all bits in a to the right n times
例如，在下面的代码片段中变量 a （00000011）的值将会左移位运算符分别移动三次。每次输出结果都是为了说明左移的目的。
func main() { var a int8 = 3 fmt.Printf("%08b\n", a) fmt.Printf("%08b\n", a<<1) fmt.Printf("%08b\n", a<<2) fmt.Printf("%08b\n", a<<3) } // 输出的结果: 00000011 00000110 00001100 00011000
在 Playground 运行代码
注意每次移动都会将低位右侧补零。相对应，使用右移位操作符进行运算时，每个位均向右方移动，空出的高位补零，如下示例 （有符号数除外，参考下面的算术移位注释）。
func main() { var a uint8 = 120 fmt.Printf("%08b\n", a) fmt.Printf("%08b\n", a>>1) fmt.Printf("%08b\n", a>>2) } // 打印： 01111000 00111100 00011110
在 练习场中可以运行范例。
可以利用左移和右移运算中，每次移动都表示一个数的 2 次幂这个特性，来作为某些乘法和除法运算的小技巧。例如，如下代码中，我们可以使用右移运算将 200（存储在变量 a 中）除以 2 。
func main() { a := 200 fmt.Printf("%d\n", a>>1) } // 打印： 100
在 练习场 中可以运行范例。
或是通过左移 2 位，将一个数乘以 4：
func main() { a := 12 fmt.Printf("%d\n", a<<2) } // 打印： 48
在 练习场 中可以运行范例。
位移运算符提供了有趣的方式处理二进制值中特定位置的值。例如，下列的代码中，| 和 << 用于设置变量 a 的第三个 bit 位。
func main() { var a int8 = 8 fmt.Printf("%08b\n", a) a = a | (1<<2) fmt.Printf("%08b\n", a) } // prints: 00001000 00001100
可以在 练习场 中运行代码示例。
或者，您可以组合位移运算符和 & 测试是否设置了第 n 位，如下面示例所示：
func main() { var a int8 = 12 if a&(1<<2) != 0 { fmt.Println("take action") } } // 打印: take action
在 练习场中运行代码。
使用 &^ 和位移运算符，我们可以取消设置一个值的某个位。例如，下面的示例将变量 a 的第三位置为 0 ：
func main() { var a int8 = 13 fmt.Printf("%04b\n", a) a = a &^ (1 << 2) fmt.Printf("%04b\n", a) } // 打印: 1101 1001
在 练习场 中运行代码。
当要位移的值（左操作数）是有符号值时，Go 自动应用算术位移。在右移操作期间，复制（或扩展）二进制补码符号位以填充位移的空隙。
总结
与其它现代运算符一样，Go 支持所有二进制位操作运算符。这篇文章仅仅提供了可以用这些操作符完成的各种黑科技示例。你可以在网络上找到很多文章，特别是 Sean Eron Anderson 写的 Bit Twiddling Hacks 。
参考链接：